(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術ロボットシステムを作動させる方法であって、
配向プラットフォームに対する初期的な位置関係から前記配向プラットフォームに対する変位された位置関係への前記手術ロボットシステムの第１のマニピュレータの第１のリンクの入力変位を感知するステップであって、該入力変位は、前記第１のマニピュレータを支持するセットアップリンケージの手動の関節作動に起因し、第１の方向における第１の変位と、第２の方向における第２の変位と、第３の方向における第３の変位とを含み、前記第１の変位、前記第２の変位、及び前記第３の変位は、互いに垂直である、ステップと、
前記入力変位に応答する支持リンケージの移動を計算するステップであって、該計算される移動をもたらすことは、前記第１のマニピュレータの前記第１のリンクを前記第１の方向において前記配向プラットフォームに対する前記初期的な位置関係に向かって戻るようにさせ、前記計算される移動は、前記第３の方向における変位を含まず、前記支持リンケージは、前記配向プラットフォームを支持し、前記配向プラットフォームは、前記セットアップリンケージを介して前記第１のマニピュレータを支持し且つ第２のマニピュレータを支持する、ステップと、
前記第１の方向における前記計算される移動に従って前記支持リンケージを駆動させるステップとを含む、
方法。
【請求項２】
前記計算される移動に従って前記支持リンケージを駆動させるステップは、前記第２の方向又は前記第３の方向においてでなく、前記第１の方向においてのみ、前記計算される移動に従って前記支持リンケージを駆動させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の方向は、垂直ｚ方向を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記計算される移動に従って前記支持リンケージを駆動させるステップは、
前記配向プラットフォームの高さを調節するように構成される並進コラム部材を駆動させるステップであって、前記並進コラム部材は上方並進限界を備えてプログラムされるステップと、
並進コラム部材が前記上方並進限界に達するときに前記並進コラム部材の前記駆動を停止するステップとを含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記支持リンケージの前記駆動は、プラットフォーム移動モードにおいて起こり、前記セットアップリンケージが前記セットアップリンケージの動作限界閾値の範囲に達することに応答して前記プラットフォーム移動モードに入る、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記セットアップリンケージが所定の時間期間に亘って前記動作限界閾値の範囲内に留まることに応答して前記プラットフォーム移動モードに入る、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記セットアップリンケージが前記動作限界閾値の範囲に達するときに並びに前記プラットフォーム移動モードに入る前に音声的又は視覚的な警報を提供するステップを更に含み、前記音声的又は視覚的な警報は、前記セットアップリンケージが前記動作限界閾値の範囲内に存する時間を示すように構成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
プラットフォームと、
該プラットフォームによって支持される第１及び第２のマニピュレータであって、各マニピュレータは、第１のリンクを含むマニピュレータリンケージと、手術中に前記第１のリンクを駆動させるよう前記マニピュレータリンケージに動作的に連結される第１の駆動システムとを有する、第１及び第２のマニピュレータと、
前記プラットフォームを支持する支持構造であって、ベースを含む支持リンケージと、前記支持構造のベースに対して前記プラットフォームを駆動させるよう前記支持リンケージに動作的に連結される第２の駆動システムとを含む、支持構造と、
前記第１及び第２のマニピュレータに連結され且つ前記支持構造に連結され、プラットフォーム移動モードを有する、プロセッサとを含み、
該プロセッサは、前記プラットフォーム移動モードにおいて、前記プラットフォームに対する前記第１のマニピュレータの前記第１のリンクの手動の移動に応答してセットアップ命令を計算し、前記プラットフォーム及び前記マニピュレータを動かすよう前記支持構造にプラットフォーム移動命令を送信するように、構成され、
前記第１のマニピュレータの前記第１のリンクの前記手動の移動は、第１の方向における第１の変位と、第２の方向における第２の変位と、第３の方向における第３の変位とを含み、前記第１の変位、前記第２の変位、及び前記第３の変位は、互いに垂直であり、
前記計算されるセットアップ命令は、前記第３の方向における前記第３の変位を無視する、
手術ロボットシステム。
【請求項９】
前記プラットフォーム移動命令が前記第１の方向においてのみ前記支持構造を動かすように構成されるよう、前記計算されるセットアップ命令は、前記第２の方向における前記第２の変位を無視する、請求項８に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１０】
前記第１の方向は、垂直方向を含む、請求項８又は９に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１１】
前記支持構造は、並進コラム部材を含み、前記プラットフォーム移動命令は、前記並進コラム部材に駆動させて前記プラットフォームの高さを調節するように構成される、請求項１０に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１２】
前記並進コラム部材は、上方並進限界を備えてプログラムされ、前記プロセッサは、前記プラットフォーム移動モードにおいて、前記上方並進限界を超えて前記並進コラム部材を駆動させるのを回避するように更に構成される、請求項１１に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記プラットフォームと前記第１のマニピュレータとの間のセットアップリンケージが動作限界閾値の範囲に達するに応答して、前記プラットフォーム移動モードに入る、請求項８又は９に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記セットアップリンケージが所定の時間期間に亘って前記動作限界閾値の範囲内に留まるのに応答して、前記プラットフォーム移動モードに入る、請求項１３に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１５】
前記所定の時間期間は、３〜５秒を含み、前記プロセッサは、前記セットアップリンケージが前記動作限界閾値の範囲に達するときに並びに前記プラットフォーム移動モードに入る前に、音声的又は視覚的な警報をもたらすように更に構成され、前記音声的又は視覚的な警報は、前記セットアップリンケージが前記動作限界閾値の範囲内に達した時間を示すように構成される、請求項１４に記載の手術ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、Griffiths,  et  al.による「Limited  Movement  of  a  Surgical  Mounting  Platform  Controlled  by  Manual  Motion  of  Robotic  Arms」という名称の２０１４年２月２０日に出願された米国仮出願第６１／９４２，３４７号に関し、その優先権を主張し、全ての目的のために、その全文をここに参照として援用する。
【背景技術】
【０００２】
最小侵襲的な医療技法は、診断的又は外科的処置の間に損傷される外来性の組織の量を減少させ、それにより、患者の回復時間、不快感、及び有害な副作用を減少させることに向けられている。最小侵襲的な手術の１つの効果は、例えば、術後の病院回復時間の減少である。標準的な手術についての平均的な病院滞在は、典型的には、類似の最小侵襲的な手術についての平均的な病院滞在よりも有意により長いので、最小侵襲的な技法の使用の増大は、毎年、病院費用を何百万ドルも節約し得る。米国内で毎年執り行われる手術の多くは、潜在的には最小侵襲的な方法において執り行われ得るが、最小侵襲的な手術器具における制約及びそれらを習得することに伴う追加的な手術トレーニングの故に、現在の手術の一部のみが、これらの有利な技法を用いる。
【０００３】
外科医の器用さを向上させ且つ従来的な最小侵襲的技法に関する制約の一部を回避するために、最小侵襲的なロボット手術又は遠隔手術システムが開発されている。（手術システムのような、遠隔操作医療装置は、ロボット手術システムと呼ばれることがある。何故ならば、それらはロボット技術を組み込むからである）。遠隔手術システムにおいて、外科医は、器具を手で直接的に保持して動かすよりもむしろ、何らかの形態の遠隔制御装置（例えば、サーボ機構又は同等物）を用いて、手術器具の動きを操作する。遠隔手術システムでは、手術ワークステーションで手術部位の画像を外科医に提供し得る。ディスプレイ上で手術部位の二次元又は三次元画像を見ながら、外科医は、マスタ制御装置を操作することによって、患者に対して外科処置を執り行い、次に、マスタ制御装置は、サーボ機械的に作動させられる器具の動きを制御する。
【０００４】
遠隔手術のために用いられるサーボ機構は、しばしば、２つのマスタコントローラ（外科医の両手の各々について１つ）からの入力を受け取り、２つ又はそれよりも多くのロボットアームを含んでよく、ロボットアームの各々には、手術器具が取り付けられる。マスタコントローラと関連するロボットアーム及び器具アセンブリとの間の動作的な通信は、典型的には、制御システムを通じて達成される。制御システムは、典型的には、少なくとも１つのプロセッサを含み、プロセッサは、マスタコントローラからの入力命令を関連するロボットアーム及び器具アセンブリに中継し、例えば、力フィードバック又は同等の事項の場合、器具及びアームアセンブリから関連するマスタコントローラに戻す。ロボット手術システムの一例は、Sunnyvale,  CaliforniaのIntuitive  Surgical,  Inc.によって商品化されているDA  VINCI（登録商標）システムである。
【０００５】
ロボット手術中に手術部位で手術器具を支持するために、様々な構造的な構成を用い得る。被駆動リンケージ（リンク装置）又は「スレーブ」は、しばしば、ロボット手術マニピュレータと呼ばれ、最小侵襲的なロボット手術中にロボット手術マニピュレータとして使用するための例示的なリンケージ構成が、米国特許第７，５９４，９１２号、第６，７５８，８４３号、第６，２４６，２００号、及び第５，８００，４２３号中に記載されており、それらの全開示をここに参照として援用する。これらのリンケージは、しばしば、平行四辺形構成を利用して、シャフトを有する器具を保持する。そのようなマニピュレータ構造は、器具が剛性シャフトの長さに沿う空間内に位置付けられる操作の遠隔中心について旋回するよう、器具の動きを制約し得る。操作の遠隔中心を内部手術部位への切開地点（例えば、腹腔鏡手術中に腹壁にあるトロカール又はカニューレ）と位置合わせすることによって、手術器具のエンドエフェクタは、腹壁に対して潜在的に危険な力を加えずにマニピュレータリンケージを用いてシャフトの近位端を動かすことによって、安全に位置付けられ得る。代替的なマニピュレータ構造は、例えば、米国特許第７，７６３，０１５号、第６，７０２，８０５号、第６，６７６，６６９号、第５，８５５，５８３号、第５，８０８，６６５号、第５，４４５，１６６号、及び第５，１８４，６０１号に記載されており、それらの全文をここに参照として援用する。
【０００６】
ロボット手術中に手術部位でロボット手術マニピュレータ及び手術器具を支持し且つ位置付けるためにも、様々な構造的な構成を用い得る。各マニピュレータを位置付け且つ患者の体にあるそれぞれの切開地点と位置合わせするために、セットアップ関節(set-up  joint)又はセットアップ関節アーム(set-up  joint  arm)と呼ぶことがある、支持リンケージ機構（例えば、可動な関節及び同等物によって接続される２つ又はそれよりも多くの個々のリンクの連続的な運動連鎖）が、しばしば用いられる。単一のリンケージは、２つ又はそれよりも多くの（或いは、連続的にフレキシブルな構造の場合には、無限数の）個々の構成部品の機械的関節を含んでよいが、全体的には、個々の構成部品関節に対応する２つ又はそれよりも多くの自由度を備える単一の関節と考えられる。支持リンケージ機構は、所望の切開地点及び標的解剖学的構造との手術マニピュレータの位置合わせを容易化する。例示的な支持リンケージ機構は、米国特許第６，２４６，２００号及び第６，７８８，０１８号中に記載されており、それらの全文をここに参照として援用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
新しい遠隔手術システム及び装置は極めて効果的且つ有利であることが分かっているが、一層更なる改良が望ましい。一般的には、改良された最小侵襲的なロボット手術システムが望ましい。これらの改良された技術がロボット手術システムの効率及び使用の容易さを増大させるならば特に有益である。例えば、操作性を増大させ、手術室内の空間利用を向上させ、より素早くより容易なセットアップをもたらし、使用中のロボット装置間の衝突を抑制し、且つ／或いはこれらの新しい手術システムの機械的な複雑さ及び大きさを減少させるのが特に有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下は、本発明の基本的な理解をもたらすために、本発明の幾つかの実施態様の簡略化された概要を提示する。この概要は本発明の網羅的な概観でない。本発明の鍵となる／重要な要素を特定し或いは本発明の範囲を境界付けることは意図しない。その唯一の目的は、本発明の幾つかの実施態様を、後に提示するより詳細な記載の前触れとして、簡略化された形態において提示することである。
【０００９】
本発明は、改良されたロボット及び／又は手術装置、システム、並びに方法を概ね提供する。ここにおいて記載する運動学的リンク構造及び関連する制御システムは、システム使用者が、特定の患者に対する外科処置のための準備を含む、使用のための準備において、ロボット構造を構成するのを助けるのに特に有益である。ここにおいて記載する例示的なロボット手術システムは、マニピュレータ構造を手術作業部位と整列させるのを助けるように構成される１つ又はそれよりも多くの運動学的リンケージ（リンク装置）サブシステムを有してよい。これらのセットアップシステムの関節は、能動的に駆動させられてよく、（それらが手動で関節式に作動させられ、次に、マニピュレータが治療的に用いられている間に所望の構成に係止されるよう）受動的であってよく、或いは両者の混合であってよい。ここに記載するロボットシステムの実施態様は、１つ又はそれよりも多くの関節が運動連鎖の１つ又はそれよりも多くの他の関節の手動の関節式の動作に応答して能動的に駆動させられる、セットアップモードを利用する。多くの実施態様において、能動的に駆動させられる関節は、１つ又はそれよりも多くのそれらのマニピュレータの手動の移動に応答して、多数のマニピュレータを支持するプラットフォームを動かし、それらの多数のマニピュレータをユニットとして動かして作業空間と初期的に向き的に及び／又は位置的に整列させることによってシステム全体の構成を容易化し且つ促進する。プラットフォームに対してマニピュレータの１つ、一部、又は全部を支持する受動的なセットアップ関節システムを通じて、マニピュレータ移動の入力、及びプラットフォームによって支持されるマニピュレータの１つ、一部、又は全部の独立した位置付けを、任意的にもたらし得る。任意的に、マニピュレータとプラットフォームとの間に配置されるセットアップ関節リンケージの手動の移動は、プラットフォームの移動をもたらすことができ、プラットフォーム（及びそれによって支持される他のマニピュレータ）は、鼻で馬を導くこと(leading  a  horse  by  the  nose)に類似する移動で、マニピュレータの手動の移動に追従する。
【００１０】
よって、第１の特徴において、ロボット手術を準備する方法が提供される。当該方法は、配向プラットフォームに対する初期位置から変位位置への第１のロボットマニピュレータの入力変位を感知するステップと、第１マニピュレータの第１リンクが初期位置に向かって戻るよう、入力変位に応答してセットアップ構造リンケージの移動を計算するステップと、計算される移動に従ってセットアップ構造リンケージを駆動するステップとを含む。入力変位は、第１リンクが手術部位との所望の整列に向かって動くよう、第１マニピュレータを支持するセットアップ関節リンケージの手動の関節式の動作をもたらしてよい。セットアップ構造リンケージは、配向プラットフォームを支持してよく、配向プラットフォームは、セットアップ関節リンケージ及び第２のマニピュレータを介して第１のマニピュレータを支持してよい。
【００１１】
ロボット手術を準備する方法の多くの実施態様において、当該方法は、第１マニピュレータが実質的に固形体(solid  body)として動くよう、入力変位中に第１マニピュレータの固定的な姿勢を維持するステップを含み得る。この実施態様では、使用者が第１リンクを手術部位との所望の整列に向かって手動で動かす間に、セットアップ構造は駆動させられてよい。
【００１２】
ロボット手術を準備する方法の追加的な実施態様において、第１リンクは、手動の移動の前に、配向プラットフォームに対する好適な位置関係を有してよい。次に、セットアップ構造リンケージの計算される移動は、手動の移動中に好適な位置関係に向かって戻るように、配向プラットフォームを動かしてよい。配向プラットフォームに対する第１マニピュレータの所望の動作範囲を維持するのを助けるよう好適な位置関係を用いてよい。
【００１３】
ロボット手術を準備する方法の更なる実施態様において、セットアップ構造リンケージの移動は、入力変位中の配向プラットフォームに対する第１リンクの速度を用いて計算されてよい。セットアップ構造リンケージの駆動は、この速度を減少させることがある。当該方法は、速度が飽和閾値を超えるときに、飽和閾値だけ配向プラットフォームに対する第１リンクの速度を減少させるステップを更に含む。他の例示的な実施態様において、配向プラットフォームに対する第１リンクの速度がセットアップ構造を望ましくない動作限界設定に向かって動かすとき、計算される移動はセットアップ構造を設定から離れる方向に弾性的に付勢してよい。他の実施態様において、セットアップ構造の駆動は、プラットフォーム移動モードにおいて起こってよい。セットアップリンケージ構造が望ましくない動作限界設定に接近する或いは達するときに、そのモードに入れられてよい。
【００１４】
多くの実施態様において、ロボット手術を準備する方法は、各々のマニピュレータに連結される器具ホルダを含んでよい。マニピュレータは、マニピュレータベースに対して器具ホルダに取り付けられる関連する手術器具を支持するように構成されてよい。マニピュレータは、関連する手術器具を、挿入軸に沿って操作の遠隔中心（ＲＣ）を通じて患者内に挿入するように構成されてよい。加えて、マニピュレータは、関連するＲＣと交差する１つ又はそれよりも多くの軸の周りで器具ホルダを回転させるように構成されてよい。また、１つ又はそれよりも多くの軸は、挿入軸に対して横断方向にあってよい。例えば、第１及び第２のマニピュレータ軸は、関連するＲＣと交差してよく、各々のマニピュレータ軸は、挿入軸に対して横断方向にあってよい。その上、第２のマニピュレータ軸は、第１のマニピュレータ軸に対して横断方向にあってよい。
【００１５】
多くの実施態様において、セットアップ構造リンケージは、取付けベースと、コラムと、部材と、拡張可能なブームとを含んでよい。コラムは、取付けベースとスライド可能に連結されてよい。加えて、コラムは、垂直に方向付けられる第１支持軸に沿って取付けベースに対して選択的に位置付けられてよい。部材は、ショルダ関節を通じてコラムに回転的に連結されるブームベース部材であってよい。部材は、垂直に方向付けられる第２支持軸に周りでコラムに対して選択的に方向付けられてよい。拡張可能なブームは、水平に方向付けられる第３支持軸に沿って部材に対して拡張可能なブームを選択的に位置付けるよう、部材とスライド可能に連結されてよい。配向プラットフォームは、拡張可能なブーム部材に回転的に連結されてよい。幾つかの実施態様において、第１リンクは、器具ホルダであり、或いは器具ホルダに近接する。計算される移動は、セットアップ構造の複数の関節の移動を含んでよく、第１マニピュレータが十分に調節されるよう、複数の関節は計算される移動に従って駆動させられてよい。他の例示的な実施態様において、手動の移動は、第１マニピュレータの関連する第１ＲＣを手術部材の所望の第１ＲＣと整列させてよい。セットアップ構造リンケージの駆動させられる移動は、第２マニピュレータの関連するＲＣを手術部位の所望の第２ＲＣに向かって動かしてよい。
【００１６】
追加的な実施態様において、ロボット手術を準備する方法は、第１リンクに隣接して取り付けられるプラットフォーム移動入力を備えるマニピュレータを含んでよい。移動入力は、通常、第１状態にあってよく、第２状態に手動で作動可能である。移動入力が第１状態にあるとき、配向プラットフォームは第１リンクに応答して動かない。更に、ロボット手術を準備する方法は、手動移動の後に、カニューレを第１マニピュレータに取り付けることを含んでよい。カニューレは、第１マニピュレータによって支持される手術器具のために内部手術部位へのアクセスをもたらしてよい。この例示的な実施態様は、カニューレの取付けに応答する配向プラットフォームの移動を抑制することを更に含んでよい。例示的な方法は、第１状態にある移動入力に応答する又は第１マニピュレータへのカニューレの取付けに応答するセットアップ構造リンケージの関節に沿う移動を抑制する関節ブレーキを用いてよい。
【００１７】
第２の特徴において、ロボット手術を準備する他の方法が提供される。当該方法は、マニピュレータの第１リンクが手術部位との所望の整列に向かって動くよう、第１マニピュレータを手動で動かすステップと、プラットフォームに対する初期位置から変位位置への第１リンクの入力変位を感知するステップと、入力変位に対応するリンケージの移動を計算するステップと、プラットフォームが第１リンクに追従するよう、計算される移動に従ってリンケージを駆動するステップと、第１及び第２マニピュレータを駆動することによって、手術部位で組織を治療するステップとを含む。計算される移動は、第１マニピュレータの第１リンクが配向プラットフォームに対する初期的な位置関係に向かって戻るような移動である。リンケージは、プラットフォームを支持してよく、プラットフォームは、第１及び第２のマニピュレータを支持してよい。
【００１８】
他の特徴において、ロボット手術のためのシステムが提供される。ロボット手術システムは、マニピュレータのベースを支持するプラットフォームと、プラットフォームを支持する支持構造と、マニピュレータを支持構造に連結するプロセッサとを含む。プラットフォームによって支持される第１及び第２ロボットマニピュレータが、第１リンクを含むマニピュレータリンケージと、手術中に第１リンクを駆動するようマニピュレータリンケージに連結される駆動システムとを有してよい。支持構造は、ベースを含む支持リンケージと、プラットフォームを支持構造ベースに対して駆動するよう支持リンケージに連結される駆動システムとを含んでよい。プロセッサは、プラットフォームに対する第１マニピュレータの第１リンクの手動の移動に応答してセットアップ命令を計算する、プラットフォーム移動モードを有してよい。次に、プロセッサは、プラットフォーム及びマニピュレータを動かすよう、支持構造にプラットフォームを送信してよい。
【００１９】
ロボット手術のためのシステムの多くの例示的な実施態様において、プロセッサは、プラットフォームに対する第１位置から第２位置への第１マニピュレータの第１リンクの入力変位を決定する命令を具現する不揮発性機械可読コードを含む。入力変位は、第１リンクの手動の移動に起因してよい。不揮発性機械可読コードは、第１リンクを手動で動かしている間に配向プラットフォームが動くよう、入力変位を用いて支持構造の所望の移動をもたらすために、移動命令を計算する命令を具現してもよい。
【００２０】
他の例示的な実施態様において、システムは、プラットフォームと第１マニピュレータとの間に配置される手動で関節式に作動可能なリンケージを更に含む。プロセッサは、プロセッサ移動モードにある間に、手動で関節式に作動可能なリンケージの手動の関節式の動作を可能にしてよく、第１マニピュレータの関節式の動作を抑制してよい。プロセッサは、支持構造を駆動してよい。プロセッサは、マニピュレータが実質的に剛性体(rigid body)として動き、プラットフォームが、第１リンクの手動の移動中に第１リンクに従うよう、支持構造を駆動してよい。
【００２１】
追加的な実施態様において、プロセッサは、セットアップ構造のリンケージの駆動が相対的な速度を減少させるよう、配向プラットフォームに対する第１リンクの速度を用いてリンケージの移動を計算するように構成されてよい。プロセッサは、配向プラットフォームに対する第１リンクの速度が飽和を超えるときに、配向プラットフォームに対する第１リンクの速度が飽和速度だけ減少させられるよう、移動命令を計算するように構成されてよい。更なる実施態様において、プロセッサは、配向プラットフォームに対する第１リンクの速度がセットアップ構造をマニピュレータと配向プラットフォームとの間のセットアップ関節リンケージの望ましくない動作制限設定に向かって動かすときに、セットアップ構造の移動が設定から離れる方向に弾性的に付勢されるよう、移動命令を計算するように構成されてよい。セットアップリンケージ構造が望ましくない設定に接近する或いは達することに応答して、プラットフォーム移動モードに入れられてよい。
【００２２】
多くの実施態様において、システムは、各々のマニピュレータに連結される器具ホルダを含んでよい。マニピュレータは、器具ホルダに取り付けられる関連する手術器具をマニピュレータベースに対して支持するように構成されてよい。マニピュレータは、関連する手術器具を挿入軸に沿って関連する操作の遠隔中心（ＲＣ）を通じて患者内に挿入するように更に構成されてよい。加えて、マニピュレータは、器具ホルダを関連するＲＣと交差する１つ又はそれよりも多くの軸の周りで回転させるように構成されてよい。また、１つ又はそれよりも多くの軸は、挿入軸に対して横断方向にあってよい。例えば、第１及び第２のマニピュレータ軸が、関連するＲＣと交差してよく、第１及び第２のマニピュレータ軸の各々は、挿入軸に対して横断方向にあってよい。その上、第２のマニピュレータ軸は、第１のマニピュレータ軸に対して横断方向にあってよい。
【００２３】
システムの多くの実施態様において、セットアップ構造リンケージは、取付けベースと、コラムと、部材と、拡張可能なブームとを含んでよい。コラムは、取付けベースとスライド可能に連結されてよい。加えて、コラムは、垂直に方向付けられる第１支持軸に沿って取付けベースに対して選択的に位置付けられてよい。部材は、ショルダ関節を通じてコラムに回転的に連結されるブームベース部材であってよい。部材は、垂直に方向付けられる第２支持軸の周りでコラムに対して選択的に方向付けられてよい。拡張可能なブームは、拡張可能なブームを水平に方向付けられる第３支持軸に沿って部材に対して選択的に位置付けるよう、部材とスライド可能に連結されてよい。配向プラットフォームは、拡張可能なブーム部材に回転的に連結されてよい。幾つかの実施態様において、第１リンクは、器具ホルダであり、或いは器具ホルダに隣接する。計算される移動は、セットアップ構造リンケージの複数の関節の移動を含んでよく、複数の関節は、第１マニピュレータの第１リンクがマニピュレータベースに対する好適な位置関係を有するよう、計算される移動に従って駆動されてよい。
【００２４】
追加的な例示的な実施態様において、システムの第１マニピュレータは、その上に取り付けられる或いはそれに隣接して取り付けられる配向プラットフォーム移動入力を含んでよい。移動入力は、通常、第１状態にあってよく、手動で第２状態に作動可能であってよい。移動入力が第１状態にあるとき、プロセッサは、第１リンクの移動に応答する配向プラットフォームの移動を抑制するように構成される。システムは、第１マニピュレータに取り付けられるカニューレを更に含んでよく、プロセッサは、カニューレの取付中の配向プラットフォームの移動を抑制するように構成されてよい。多くの例示的な実施態様において、支持構造リンケージは、複数の関節を含んでよい。プロセッサは、第１状態にある移動入力に応答する或いは第１マニピュレータへのカニューレの取付けに応答する関連する関節ブレーキを用いてセットアップ構造リンケージの各関節に沿う移動を抑制するように構成されてよい。
【００２５】
幾つかの実施態様において、手術又は他の医療処置のために遠隔操作マニピュレータ又は他の医療装置システム構成部品を位置付ける方法が提供される。当該方法は、配向プラットフォームに対する初期的な位置関係から配向プラットフォームに対する変位された位置関係への第１ロボットマニピュレータの第１リンクの入力変位を感知することを含んでよい。入力変位は、第１マニピュレータを支持するセットアップ関節リンケージの手動の関節式の動作に起因してよい。入力変位は、第１方向における第１変位と、第２方向における第２変位と、第３方向における第３変位とを含んでよい。第１、第２、及び第３変位は、互いに垂直であってよい。方法は、第１マニピュレータの第１リンクが配向プラットフォームに対する第１方向における初期的な位置関係に向かって戻るよう、入力変位に応答するセットアップ構造リンケージの移動を計算することを更に含んでよい。計算される移動は、第３方向における変位を無視してよい。セットアップ構造リンケージは、配向プラットフォームを支持してよく、配向プラットフォームは、セットアップ関節リンケージ及び第２マニピュレータを介して第１マニピュレータを支持してよい。方法は、第１方向における計算される移動に従ってセットアップ構造リンケージを駆動することを更に含んでよい。
【００２６】
幾つかの実施態様において、セットアップ構造リンケージは、第２及び第３方向における変位がセットアップ構造の動作範囲内にあるときでさえ、第２方向又は第３方向においてでなく、第１方向においてのみ駆動されてよい。第１方向は、垂直ｚ方向であってよい。任意的に、駆動することは、並進コラム部材に配向プラットフォームの高さを調節させてよい。幾つかの実施態様において、並進コラム部材は、上方並進限界を備えてプログラムされてよい。方法は、並進コラム部材が上方へ威信限界に達するときに、並進コラム部材を駆動することを停止することを含んでよい。
【００２７】
幾つかの実施態様において、セットアップ構造の駆動は、プラットフォーム移動モードにおいて起こる。セットアップリンケージ構造がセットアップリンケージ構造の動作限界閾値の範囲に達することに応答して、プラットフォーム移動モードに入れられてよい。セットアップリンケージ構造が所定の時間期間に亘って動作限界閾値の範囲内に留まることに応答して、プラットフォーム移動モードに入れられてよい。所定の時間期間は、３〜５秒の間であってよい。任意的に、セットアップリンケージ構造が動作限界閾値の範囲に達するときに並びにプラットフォーム移動モードに入る前に、音声的又は視覚的な警報（アラート）が提供されてよい。音声的又は視覚的な警報は、システムがプラットフォーム移動モードに入る時に関する情報をもたらすために、セットアップ関節が動作閾値の範囲内に存する時間を示すように構成されてよい。例えば、警報は、セットアップ関節が動作閾値の範囲内に存する各秒に亘る離散的なビープであってよい。
【００２８】
幾つかの実施態様において、遠隔操作手術のためのシステムが提供される。当該システムは、マニピュレータのベースを支持するプラットフォームと、プラットフォームによって支持される第１及び第２ロボットマニピュレータとを含んでよい。各マニピュレータは、第１リンクを含むマニピュレータリンケージと、手術中に第１リンクを駆動するよう、マニピュレータリンケージに動作的に連結される駆動システムとを有してよい。システムは、プラットフォームを支持する支持構造を更に含んでよい。支持構造は、ベースを含む支持リンケージと、支持構造ベースに対してプラットフォームを駆動するよう、支持リンケージに動作的に連結される駆動システムとを含んでよい。プロセッサが、マニピュレータを支持構造に連結してよい。プロセッサは、プラットフォーム移動モードを有してよい。プラットフォーム移動モードにあるとき、プロセッサは、プラットフォームに対する第１マニピュレータの第１リンクの手動の移動に応答してセットアップ命令を計算するように構成されてよい。プロセッサは、プラットフォーム及びマニピュレータを動かすよう、プラットフォーム移動命令を支持構造に送信するように更に構成されてよい。幾つかの実施態様において、第１リンクの手動の移動は、第１方向における第１変位と、第２方向における第２変位と、第３方向における第３変位とを含み、第１、第２、及び第３変位は、互いに垂直である。計算されるセットアップ命令は、第３方向における変位を無視してよい。
【００２９】
幾つかの実施態様において、プラットフォーム移動モードは、第２方向及び第３方向における変位がセットアップ構造の動作範囲内にあるときでさえ、第１方向においてのみ支持構造を動かすように構成されてよい。第１方向は、垂直ｚ方向であってよい。幾つかの実施態様において、支持構造は、並進コラム部材を含んでよく、プラットフォーム移動命令は、並進コラム部材を駆動して配向プラットフォームの高さを調節するように構成されてよい。幾つかの実施態様において、並進コラム部材は、上方並進限界を備えてプログラムされてよい。プロセッサは、プラットフォーム移動モードにおいて、上方並進限界を超えて並進コラム部材を駆動するのを回避するように更に構成されてよい。
【００３０】
幾つかの実施態様において、プロセッサは、マニピュレータとプラットフォームとの間のセットアップ関節リンケージが動作限界閾値の範囲に達するのに応答して、プラットフォーム移動モードに入ってよい。任意的に、プロセッサは、セットアップ関節リンケージが所定の時間期間に亘って動作限界閾値の範囲内に留まるのに応答してプラットフォーム移動モードに入ってよい。所定の時間期間は、３〜５秒の間であってよい。プロセッサは、セットアップリンケージが動作限界閾値の範囲に達するときに並びにプラットフォーム移動モードに入る前に音声的又は視覚的な警報を提供するように更に構成されてよい。音声的又は視覚的な警報は、プロセッサが配向プラットフォーム移動モードに入る時に関する情報をもたらすために、セットアップ関節が動作閾値の範囲内に存する時間を示すように構成されてよい。警報は、セットアップ関節が動作閾値の範囲杯に存する各秒に亘る離散的なビープであってよい。
【００３１】
幾つかの実施態様において、遠隔操作手術のための方法が提供される。方法は、配向プラットフォームに対する初期的な位置関係から配向プラットフォームに対する垂直に変位された位置関係への第１ロボットマニピュレータの第１リンクの入力変位を感知することを含んでよい。入力変位は、第１マニピュレータを支持するセットアップ関節リンケージの手動の関節式の動作の結果であってよい。入力変位は、垂直方向における垂直変位、第２方向における第２変位、及び第３方向における第３変位を含んでよく、垂直、第２、及び第３変位は、互いに垂直であってよい。方法は、第１マニピュレータの第１リンクが配向プラットフォームに対する垂直方向における初期的な位置関係に向かって戻るよう、入力変位に応答するセットアップ構造リンケージの移動を計算することを更に含んでよい。計算される移動は、第２及び第３方向における変位を無視してよい。セットアップ構造リンケージは、配向プラットフォームを支持し、配向プラットフォームは、セットアップ関節リンケージ及び第２マニピュレータを介して第１マニピュレータを支持する。方法は、垂直方向においてのみ計算される移動に従ってセットアップ構造リンケージを駆動することを更に含んでよい。
【００３２】
本発明の本質及び利点のより完全な理解のために、保証的な詳細な記述及び添付の図面が参照されなければならない。本発明の他の特徴、目的及び利点は、後続の詳細な記述及び図面から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】多くの実施態様に従った手術を行うために用いられる最小侵襲的な手術システムの平面図である。
【００３４】
【図２】多くの実施態様に従ったロボット手術システムのための外科医制御コンソールを示す斜視図である。
【００３５】
【図３】多くの実施態様に従ったロボット手術システム電子機器カートの斜視図である。
【００３６】
【図４】多くの実施態様に従ったロボット手術システムを示す概略図である。
【００３７】
【図５Ａ】多くの実施態様に従ったロボット手術システムの患者側カート（手術ロボット）の部分図である。
【００３８】
【図５Ｂ】多くの実施態様に従ったロボット手術システムの正面図である。
【００３９】
【図６】多くの実施態様に従ったロボット手術システムの概略的な斜視図である。
【００４０】
【図７】多くの実施態様に従った他のロボット手術システムの概略的な斜視図である。
【００４１】
【図８】図７の概略図と一致する多くの実施態様に従ったロボット手術システムを示す図である。
【００４２】
【図９】図８のロボット手術システムの配向プラットフォームに対するセットアップリンケージの回転向き限界を示す図である。
【００４３】
【図１０】多くの実施態様に従ったロボット手術システムのためのブームアセンブリの回転限界に関連する重心図を示している。
【００４４】
【図１１】配向プラットフォームによって支持される複数のロボットマニピュレータアームのうちの１つのロボットマニピュレータアームのリンクの移動に応答して配向プラットフォームを駆動させることによって手術のためにロボット手術システムを準備する方法を示すフローチャートである。
【００４５】
【図１２】関連する手術アクセス部位との複数のマニピュレータアームの所望の整列をもたらすためにカート取付けセットアップ支持構造によって支持される配向プラットフォームの移動を示す斜視図である。
【００４６】
【図１２Ａ】プロセッサの例示的なソフトウェアシステム構成を特に示す、配向プラットフォーム駆動システムの構成部品として用いられるコントローラを示すブロック図である。
【図１２Ｂ】プロセッサの例示的なソフトウェアシステム構成を特に示す、配向プラットフォーム駆動システムの構成部品として用いられるコントローラを示すブロック図である。
【００４７】
【図１２Ｃ】関連する座標系及び自由度を示す配向プラットフォームの概略図である。
【図１２Ｄ】関連する手術アクセス部位との単一のマニピュレータアームの所望の整列をもたらすために天井ガントリセットアップ支持構造によって支持される配向プラットフォームの斜視図である。
【００４８】
【図１３】能動的な関節が受動的な関節の偏向に応答して駆動させられる簡略化された４つの関節の平面的な受動的／能動的な運動学的システムを示す概略図である。
【００４９】
【図１４】所望の関節制御の運動学的解析を描くことにおける使用のための簡略化された３つのリンクの平面的な関節システムを示す概略図である。
【００５０】
【図１５】それらの関節のうちの１つ又はそれよりも多くの関節の手動の関節式の動作に応答する手動で関節式に作動可能な関節システムを支持するセットアップ構造の駆動させられる動きを実証するために、その零空間を通じる簡略化された平面的な運動学的システムの移動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下の記述では、本発明の様々な実施態様が記載される。説明の目的のために、特定の構成及び詳細が、実施態様の網羅的な理解をもたらすために示される。しかしながら、特定の詳細がなくても本発明が実施されることがあることも当業者に明らかである。更に、記載する実施態様を曖昧にしないよう、周知の構成は省略され或いは簡略化されることがある。
【００５２】
ここに記載する運動学的リンケージ（リンク装置）構造及び制御システムは、システムの使用者が特定の患者に対する処置のロボット構造を配置するのを助けるのに特に有益である。処置中に組織及び同等物と相互作用するよう用いられる能動的に駆動させられるマニピュレータと共に、ロボット手術システムは、マニピュレータ構造を支持し且つマニピュレータ構造を手術作業部位と位置合わせするのを助けるように構成される１つ又はそれよりも多くの運動学的リンケージシステムを有してよい。これらのセットアップシステムは、それらが手動で関節式に接続され、次に、マニピュレータが治療的に用いられている間に、所望の設定に固定されるよう、能動的に駆動させられてよく或いは受動的であってよい。受動的なセットアップ運動学的システムは、大きさ、重さ、複雑さ、及び費用において利点を有することがある。残念ながら、各患者の組織を処置するために複数のマニピュレータが用いられることがあり、マニピュレータは、それぞれ、器具によって支持される器具が作業空間を通じて所望の動きを有するのを可能にするような正確な位置付けから独立して利益を得ることがあり、隣接するマニピュレータの相対的な場所における小さな変化は、マニピュレータ間の相互作用に対して有意な影響を有することがある（不十分に位置付けられるマニピュレータは潜在的に衝突し、或いはマニピュレータの動きの範囲及び／又は容易さを有意に減少させる）。故に、手術のための準備においてロボットシステムを素早く配置することの挑戦は有意であり得る。
【００５３】
１つのオプションは、多数のマニピュレータを単一のプラットフォームに取り付けることであり、マニピュレータ−支持プラットフォームを配向プラットフォーム(orienting  platform)と呼ぶことがある。（セットアップ構造と呼ぶことがあり、典型的には、セットアップ構造リンケージ等を有する）能動的に駆動させられる支持リンケージによって、配向プラットフォームを支持し得る。システムは、配向プラットフォームを支持するロボットセットアップ構造の電動軸をもたらしてよく、使用者がそれらの電動軸を所望に独立して能動的に駆動させるのを可能にするある種のジョイスティック又はボタンのセットを用いて電動軸を制御してよい。このアプローチは、幾つかの状況において有用であるが、幾つかの欠点を被ることがある。第１に、ロボット工学、運動学、動作範囲の制約、マニピュレータ間の衝突に十分に精通していない使用者は、良好なセットアップを達成するために配向プラットフォームをどこに位置付けるかを知るのを困難と感じることがある。第２に、システム内のあらゆる受動的な関節の存在は、装置の位置付けが手動調節（受動的な自由度を手で動かすこと）及び能動的な自由度を制御することの組み合わせを含むことを意味し、それは困難で時間のかかる反復的な活動であり得る。
【００５４】
ロボットマニピュレータの手動の位置決め及び能動的に駆動させられる位置決めの両方の利点を維持するために、ここに記載するロボットシステムの実施態様は、１つ又はそれよりも多くの関節が運動連鎖の１つ又はそれよりも多くの他の関節の手動の関節動作に応答して能動的に駆動させられる、セットアップモードを利用してよい。多くの実施態様において、能動的に駆動させられる関節は、多数のマニピュレータを支持するプラットフォーム−支持リンケージ構造を動かし、それらのマニピュレータをユニットとして動かして作業空間と初期的に向き的に且つ／或いは位置的に整列させることによってシステム全体の構成を大いに容易化する。プラットフォームによって支持されるマニピュレータの１つ、一部、又は全部の独立した位置決めは、プラットフォームに対するマニピュレータの１つ、一部、又は全部を支持する受動的なセットアップ関節システムを通じて任意的に提供され得る。
【００５５】
最小侵襲的なロボット手術
【００５６】
同等の参照番号が幾つかの図を通じて同等の部品を表す、図面を今や参照すると、図１は、典型的には、手術台１４の上に横になっている患者１２に対して最小侵襲的な診断的又は外科的な処置を執り行うために用いられる、最小侵襲的なロボット手術（ＭＩＲＳ）システム１０の平面図である。システムは、処置中の外科医１８による使用のための外科医コンソール１６を含み得る。１人又はそれよりも多くの助手２０も処置に参加してよい。ＭＩＲＳシステム１０は、患者側カート２２（手術ロボット）及び電子機器カート２４を更に含み得る。患者側カート２２は、外科医１８がコンソール１６を通じて手術部位を見る間に、患者１２の体にある最小侵襲的な切開部を通じて少なくとも１つの取り外し可能に連結されるツールアセンブリ２６（以下、単に「ツール」と呼ぶ）を操作し得る。立体視内視鏡のような内視鏡２８によって手術部位の画像を得ることができ、内視鏡２８を方向付けるために患者側カート２２によって内視鏡２８を操作し得る。外科医コンソール１６を通じた外科医１８への引き続きの表示のために、電子機器カート２４を用いて手術部位の画像を処理し得る。一度に用いる手術ツール２６の数は、数ある要因の中でもとりわけ、診断的又は外科的な処置及び手術室内の空間制約に概ね依存する。処置中に用いられるツール２６のうちの１つ又はそれよりも多くを変更することが必要であるならば、助手２０が患者側カート２２からツール２６を取り外し、それを手術室内のトレイ３０からの他のツール２６と交換してよい。
【００５７】
図２は、外科医コンソール１６の斜視図である。外科医コンソール１６は、深さ知覚を可能にする手術部位の協調立体像(coordinated  stereo  view)を外科医１８に提供する、左目ディスプレイ３２及び右眼ディスプレイ３４を含む。外科医コンソール１６は、１つ又はそれよりも多くの入力制御装置３６を更に含み、１つ又はそれよりも多くの入力制御装置３６は、次に、患者側カート２２（図１に示されている）に１つ又はそれよりも多くのツールを操作させる。入力制御装置３６は、それらの関連するツール２６（図１に示されている）と同じ自由度をもたらして、外科医にテレプレゼンス、又は、外科医がツール２６を直接的に制御しているという強い感覚を有するよう、入力制御装置３６がツール２６と一体であるという知覚をもたらす。この目的を達成するために、ツール２６からの位置、力、及び触感を、入力制御装置３６を通じて外科医の両手に戻すよう、位置、力、及び触覚フィードバックセンサ（図示せず）が利用されてよい。
【００５８】
外科医が処置を直接的にモニタリングし、必要であれば物理的に存在し、且つ電話又は他の通信媒体を通じてでなくむしろ直接的に助手に話し掛けてよいよう、外科医コンソール１６は、患者と同じ部屋内に配置されるのが普通である。しかしながら、外科医を、異なる部屋、完全に異なる建物、又は遠隔外科処置を可能にする患者から離れた他の場所に配置し得る。
【００５９】
図３は、電子機器カート２４の斜視図である。電子機器カート２４は、内視鏡２８と連結され得るし、例えば、外科医コンソール１６にいる外科医への或いは局所的に及び／又は遠隔に配置される他の適切なディスプレイへの、引き続きの表示のために、キャプチャ（捕捉）した画像を処理するプロセッサを含み得る。例えば、立体視内視鏡が用いられる場合、電子機器カート２４は、キャプチャした画像を処理して、外科医に手術部位の協調立体画像(coordinated  stereo  image)をもたらし得る。そのような協調は、対向する画像の間の位置合わせを含み得るし、立体視内視鏡の立体作動距離を調節することを含み得る。他の例として、画像処理は、光学収差のような画像キャプチャ装置の撮像誤差を補償する、従前に決定したカメラ較正パラメータの使用を含み得る。
【００６０】
図４は、（図１のＭＩＲＳシステム１０のような）ロボット手術システム５０を図式的に例示している。上で議論したように、外科医は、最小侵襲的な処置中に、（図１中の外科医コンソール１６のような）外科医コンソール５２を用いて、（図１中の患者側カート２２のような）患者側カート５４（手術ロボット）を制御し得る。患者側カート５４は、立体視内視鏡のような撮像装置を用いて、処置部位の画像をキャプチャし、キャプチャした画像を（図１中の電子機器カート２４のような）電子機器カート５６に出力し得る。上で議論したように、電子機器カート５６は、如何なる後続の表示にも先立ち、キャプチャした画像を様々な方法において処理し得る。例えば、電子機器カート５６は、外科医コンソール５２を介して結合画像を外科医に表示するに先立ち、キャプチャした画像を仮想の制御インターフェースでオーバーレイし得る。患者側カート５４は、電子機器カート５６の外側での処理のために、キャプチャした画像を出力し得る。例えば、患者側カート５６は、キャプチャした画像をプロセッサ５８に出力し、プロセッサ５８を用いてキャプチャした画像を処理し得る。電子機器カート５６及びプロセッサ５８の組み合わせによっても画像を処理することができ、キャプチャした画像を共同して、順次的に、及び／又はそれらの組み合わせで処理するよう、電子機器カート５６及びプロセッサ５８を互いに連結し得る。処置部位の画像又は他の関連する画像のような画像の局所的及び／又は遠隔的な表示のために、１つ又はそれよりも多くの別個のディスプレイ６０もプロセッサ５８及び／又は電子機器カート５６と連結し得る。
【００６１】
プロセッサ５８は、典型的には、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを含み、ソフトウェアは、ここに機能的に記載する制御の方法ステップを行うコンピュータ可読なコード命令を具現する有形媒体を含む。ハードウェアは、典型的には、１つ又はそれよりも多くのデータ処理ボードを含み、それらは同じ場所に配置されてよいが、ここに記載するロボット構造中に分散される構成部品を有することが多い。ソフトウェアは、不揮発性媒体を含むことが多く、モノリシックコードも含むが、より典型的には、広範な分散型データ処理アーキテクチャのいずれかにおいて任意的に動作する、多数のサブルーチンを含む。
【００６２】
図５Ａ及び５Ｂは、患者側カート２２及び手術ツール６２をそれぞれ示している。手術ツール６２は、手術ツール２６の一例である。図示の患者側カート２２は、処置部位の画像のキャプチャのために用いられる立体視内視鏡のような、撮像装置２８及び手術ツール２６の操作をもたらす。操作は多数のロボット関節を有するロボット機構によってもたらされる。運動学的遠隔中心が切開部に維持されて切開部の大きさを最小にするよう、患者にある切開部を通じて撮像装置２８及び手術ツール２６を位置付け且つ操作し得る。手術部位の画像は、手術ツール２６が撮像装置２８の視野内に位置付けられるときの、手術ツール２６の遠位端の画像を含み得る。
【００６３】
手術ツール２６は、切開部、自然オリフィス、経皮浸透、又は同等のもののような最小侵襲的なアクセス孔を通じて管状カニューレ６４を挿入することによって、患者内に挿入される。カニューレ６４はロボットマニピュレータアームに取り付けられ、手術ツール２６のシャフトはカニューレの管腔を通じる。マニピュレータアームは、カニューレがその上に取り付けられたことを示す信号を送信してよい。
【００６４】
ロボット手術システム及びモジュール式マニピュレータ支持体
【００６５】
図６は、多くの実施態様に従ったロボット手術システム７０の図式的な斜視図である。手術システム７０は、取付けベース７２と、支持リンケージ７４と、配向プラットフォーム７６と、複数の外側セットアップリンケージ７８（２つが示されている）と、複数の内側セットアップリンケージ８０（２つが示されている）と、複数の手術器具マニピュレータ８２とを含む。各々のマニピュレータ８２は、マニピュレータ８２に取り付けられる手術器具を選択的に関節式に作動させるように動作可能であり、挿入軸に沿って患者内に挿入可能である。各々のマニピュレータ８２は、セットアップリンケージ７８，８０の１つに取り付けられ、セットアップリンケージ７８，８０の１つによって支持される。各々の外側セットアップリンケージ７８は、第１セットアップリンケージ関節８４によって、配向プラットフォーム７６に回転的に連結され、配向プラットフォーム７６によって支持される。各々の内側セットアップリンケージ８０は、配向プラットフォーム７６に固定的に取り付けられ、配向プラットフォーム７６によって支持される。配向プラットフォーム７６は、支持リンケージ７４に回転的に連結され、支持リンケージ７４によって支持される。そして、支持リンケージ７４は、取付けベース７２に取り付けられ、取付けベース７２によって支持される。
【００６６】
多くの実施態様において、取付けベース７２は移動可能であり且つフロア支持され、それにより、例えば、手術室内での、手術システム７０全体の選択的な再位置付けを可能にする。取付けベース７２は、選択的な再位置付け及び選択的な位置からの取付けベース７２の移動の選択的な防止の両方をもたらす、操縦可能な車輪アセンブリ又は任意の他の適切な支持構成を含み得る。取付けベース７２は、他の適切な構成、例えば、天井取付け、固定的なフロア／架台取付け、壁取付け、又は任意の他の適切な取付け面によって支持されるために構成されるインターフェースも有し得る。
【００６７】
支持リンケージ７４は、配向プラットフォーム７６を取付けベース７２に対して選択的に位置付け且つ／或いは方向付けるように動作可能である。支持リンケージ７４は、コラムベース８６と、並進可能なクラム部材８８と、ショルダ関節９０（肩関節）と、ブームベース部材９２と、ブーム第１ステージ部材９４と、ブーム第２ステージ部材９６と、リスト関節９８（手首関節）とを含む。コラムベース８６は、取付けベース７２に固定的に取り付けられる。並進可能なコラム部材８８は、コラムベース８６に対する並進のために、コラムベース８６にスライド可能に連結される。多くの実施態様において、並進可能なコラム部材８８は、垂直に向けられる軸に沿ってコラムベース８６に対して並進する。ブームベース部材９２は、ショルダ関節９０によって並進可能なコラム部材８８に回転的に連結される。ショルダ関節９０は、ブームベース部材９０を並進可能なコラム部材８８に対する水平平面内に選択的に向けるように動作可能であり、並進可能なコラム部材８８は、コラムベース８６及び取付けベース７２に対して固定的な角向きを有する。ブーム第１ステージ部材９４は、水平方向においてブームベース部材９２に対して選択的に並進可能であり、水平方向は、多くの実施態様において、ブームベース部材９２及びブーム第１ステージ部材９４の両方と整列させられる。ブーム第２ステージ部材９６は、同様に、水平方向においてブーム第１ステージ部材９４に対して選択的に並進可能であり、水平方向は、多くの実施態様において、ブーム第１ステージ部材９４及びブーム第２ステージ部材９６と整列させられる。従って、支持リンケージ７４は、ショルダ関節９０とブーム第２ステージ部材９６の遠位端との間の距離を選択的に設定するように動作可能である。リスト関節９８は、ブーム第２ステージ部材９６の遠位端を配向プラットフォーム７６に回転的に連結する。リスト関節９８は、取付けベース７２に対する配向プラットフォーム７６の角向きを選択的に設定するように動作可能である。
【００６８】
各々のセットアップリンケージ７８，８０は、関連するマニピュレータ８２を配向プラットフォーム７６に対して選択的に位置付け且つ／或いは方向付けるように動作可能である。各々のセットアップリンケージ７８，８０は、セットアップリンケージベースリンク１００と、セットアップリンケージ拡張リンク１０２と、セットアップリンケージ平行四辺形リンケージ部分１０４と、セットアップリンケージ垂直リンク１０６と、第２セットアップリンケージ関節１０８と、マニピュレータ支持リンク１１０とを含む。第１セットアップリンケージ関節８４の動作を介して、外側セットアップリンケージ７８のセットアップリンケージベースリンク１００の各々を、配向プラットフォーム７６に対して選択的に方向付け得る。図示の実施態様において、内側セットアップリンケージ８０のセットアップリンケージベースリンク１００の各々は、配向プラットフォーム７６に固定的に取り付けられる。追加的な第１セットアップリンク関節８４を介して、外側セットアップリンケージと同様に、内側セットアップリンケージ８０の各々も、配向プラットフォーム７６に回転的に取り付け得る。各々のセットアップリンケージ拡張リンク１０２は、水平方向において関連するセットアップリンケージベースリンク１００に対して並進可能であり、水平方向は、多くの実施態様において、関連するセットアップリンケージベースリンク及びセットアップリンケージ拡張リンク１０２と整列される。各々のセットアップリンケージ平行四辺形リンケージ部分１０４は、セットアップリンケージ垂直リンク１０６を垂直に向けられた状態に維持しながら、セットアップリンケージ垂直リンク１０６を垂直方向に選択的に並進させるように、構成され且つ動作可能である。例示的な実施態様において、各々のセットアップリンケージ平行四辺形リンク部分１０４は、第１平行四辺形関節１１２と、連結リンク１１４と、第２平行四辺形関節１１６とを含む。第１平行四辺形関節１１２は、連結リンク１１４をセットアップリンケージ拡張リンク１０２に回転的に連結する。第２平行四辺形関節１１６は、セットアップリンケージ垂直リンク１０６を連結リンク１１４に回転的に連結する。セットアップリンケージ垂直リンク１０６が選択的に垂直に並進させられる間に、セットアップリンケージ垂直リンク１０６を垂直に向けられた状態に維持するために、セットアップリンケージ拡張リンク１０２に対する連結リンク１１４の回転が、連結リンク１１４に対するセットアップリンケージ垂直リンク１０６の反作用する回転によって調和させられるよう、第１平行四辺形関節１１２は、第２平行四辺形関節１１６に回転的に繋がれる。第２セットアップリンケージ関節１０８は、マニピュレータ支持リンク１１０をセットアップリンケージ垂直リンク１０６に対して選択的に方向付け、それにより、関連して取り付けられるマニピュレータ８２をセットアップリンケージ垂直リンク１０６に対して選択的に方向付けるように、動作可能である。
【００６９】
図７は、多くの実施態様に従ったロボット手術システム１２０の図式的な斜視図である。手術システム１２０は、図６の手術システム７０の構成部品と類似する構成部品を含むので、同じ参照番号が類似の構成部品について用いられ、上述の類似の構成部品の対応する記述は手術システム１２０に適用可能であり、ここでは繰返しを避けるために省略される。手術システム１２０は、取付けベース７２と、支持リンケージ１２２と、配向プラットフォーム１２４と、複数のセットアップリンケージ１２６（４つが示されている）と、複数の手術器具マニピュレータ８２とを含む。各々のマニピュレータ８２は、マニピュレータ８２に取り付けられる手術器具を選択的に関節式に作動させるように動作可能であり、挿入軸に沿って患者内に挿入可能である。各々のマニピュレータ８２は、セットアップリンケージ１２６に取り付けられ、セットアップリンケージ１２６によって支持される。各々のセットアップリンケージ１２６は、第１のセットアップリンケージ関節８４によって、配向プラットフォーム１２４に回転的に連結され、配向プラットフォーム１２４によって支持される。配向プラットフォーム１２４は、支持リンケージ１２２に回転的に連結され、支持リンケージ１２２によって支持される。そして、支持リンケージ１２２は、取付けベース７２に固定的に取り付けられ、取付けベース７２によって支持される。
【００７０】
支持リンケージ１２２は、配向プラットフォーム７６を取付けベース７２に対して選択的に位置付け且つ／或いは方向付けるように動作可能である。支持リンケージ１２２は、コラムベース８６と、並進可能なコラム部材８８と、ショルダ関節９０と、ブームベース部材９２と、ブーム第１ステージ部材９４と、リスト関節９８とを含む。支持リンケージ１２２は、ショルダ関節９０とブーム第１ステージ部材９４との間の距離を選択的に設定するように動作可能である。リスト関節９８は、ブーム第１ステージ部材９４の遠位端を配向プラットフォーム１２４に回転的に連結する。リスト関節９８は、取付けベース７２に対する配向プラットフォーム１２４の角向きを選択的に設定するように動作可能である。
【００７１】
各々のセットアップリンケージ１２６は、関連するマニピュレータ８２を配向プラットフォーム１２４に対して選択的に位置付け且つ／或いは方向付けるように動作可能である。各々のセットアップリンケージ１２６は、セットアップリンケージベースリンク１００と、セットアップリンケージ拡張リンク１０２と、セットアップリンケージ垂直リンク１０６と、第２セットアップリンケージ関節１０８と、トルネード機構支持リンク１２８と、トルネード機構１３０(tornado  mechanism)とを含む。関連する第１セットアップリンケージ関節８４の作動を介して、セットアップリンケージ１２６のセットアップリンケージベースリンク１００の各々を、配向プラットフォーム１２４に対して選択的に方向付け得る。各々のセットアップリンケージ垂直リンク１０６は、関連するセットアップリンケージ拡張リンク１０２に対して垂直方向に選択的に並進可能である。第２セットアップリンケージ関節１０８は、トルネード機構支持リンク１２８をセットアップリンケージ垂直リンク１０６に対して選択的に方向付けるように動作可能である。
【００７２】
各々のトルネード機構１３０は、トルネード関節１３２と、連結リンク１３４と、マニピュレータ支持体１３６とを含む。連結リンク１３４は、マニピュレータ支持体１３６をトルネード関節１３２に固定的に連結する。トルネード関節１３０は、マニピュレータ支持体１３６をトルネード軸１３６の周りでトルネード機構支持リンク１２８に対して回転させるように動作可能である。トルネード機構１２８は、トルネード軸１３６がマニピュレータ８２の操作の遠隔中心（ＲＣ）と交差するよう、マニピュレータ支持体１３４を位置付け且つ方向付けるように構成される。従って、患者に対する関連する操作の遠隔中心（ＲＣ）を動かさずに、関連するマニピュレータ８２を患者に対して再方向付けするために、トルネード関節１３２の動作を用い得る。
【００７３】
図８は、図７のロボット手術システム１２０の概略図と一致した、多くの実施態様に従ったロボット手術システム１４０の簡略図である。手術システム１４０は図７のロボット手術システム１２０と一致するので、同じ参照番号が類似の構成部品について用いられ、上述の類似の構成部品の対応する記述は手術システム１４０に提供可能であり、ここでは繰返しを避けるために省略される。
【００７４】
支持リンケージ１２２は、多数のセットアップ構造軸に沿う支持リンケージ１２２のリンク間の相対的な動作を介して、配向プラットフォーム１２４を取付けベース７２に対して選択的に位置付け且つ／或いは方向付けるように、構成される。並進可能なコラム部材８８は、第１セットアップ構造（ＳＵＳ）軸１４２に沿って、コラムベース８６に対して選択的に再位置付け可能であり、第１ＳＵＳ軸１４２は、多くの実施態様において、垂直に方向付けられる。ショルダ関節９０は、ブームベース部材９２を第２ＳＵＳ軸１４４の周りで並進可能なコラム部材８８に対して選択的に方向付けるように動作可能であり、第２ＳＵＳ軸１４４は、多くの実施態様において、垂直に方向付けられる。ブーム第１ステージ部材９４は、第３ＳＵＳ軸１４６に沿ってブームベース部材９２に対して選択的に再位置付け可能であり、第３ＳＵＳ軸１４６は、多くの実施態様において、水平に方向付けられる。そして、リスト関節９８は、配向プラットフォーム１２４を第４ＳＵＳ軸１４８の周りでブーム第１ステージ部材９４に対して選択的に方向付けるように動作可能であり、第４ＳＵＳ軸１４８は、多くの実施態様において、垂直に方向付けられる。
【００７５】
各々のセットアップリンケージ１２６は、多数のセットアップ関節（ＳＵＪ）軸に沿うセットアップリンケージ１２６のリンクの間の相対的な動きを介して、関連するマニピュレータ８２を配向プラットフォーム１２４に対して選択的に位置付け且つ／或いは方向付けるように構成される。各々の第１セットアップリンケージ関節８４は、関連するセットアップリンケージベースリンク１００を第１ＳＵＪ軸１５０の周りで配向プラットフォーム１２４に対して選択的に方向付けるように動作可能であり、第１ＳＵＪ軸１５０は、多くの実施態様において、垂直に方向付けられる。各々のセットアップリンケージ拡張リンク１０２を、第２ＳＵＪ軸１５２に沿って、関連するセットアップリンケージベースリンク１００に対して選択的に再位置付け可能であり、第２ＳＵＪ軸１５２は、多くの実施態様において、水平に方向付けられる。各々のセットアップリンケージ垂直リンク１０６を、第３ＳＵＪ軸１５４に沿って、関連するセットアップリンケージ拡張リンク１０２に対して選択的に再位置付けし得る。第３ＳＵＪ軸１５４は、多くの実施態様において、垂直に方向付けられる。各々の第２セットアップリンケージ関節１０８は、トルネード機構支持リンク１２８を、第３ＳＵＪ１５４の周りで、セットアップリンケージ垂直リンク１０６に対して選択的に方向付けるように動作可能である。各々のトルネード関節１３２は、関連するマニピュレータ８２を関連するトルネード軸１３８の周りで回転させるように動作可能である。
【００７６】
図９は、多くの実施態様に従った、配向プラットフォーム１２４に対するセットアップリンケージ１２６の回転向き限界を例示している。各々のセットアップリンケージ１２６は、配向プラットフォーム１２４に対する時計回り方向の限界向きにおいて示されている。対応する反時計回り方向の限界向きが、垂直に向けられる鏡面に対する図９の鏡像によって表されている。例示のように、２つの内側セットアップリンケージ１２６の各々を、１つの方向における垂直基準１５６から５度から、反対方向における垂直基準１５６から７５度まで、方向付け得る。そして、例示のように、２つの外側セットアップリンケージの各々を、対応する方向において、垂直基準１５６から１５度から、垂直基準１５６から９５度まで方向付け得る。
【００７７】
図１０は、多くの実施態様に従った、ロボット手術システム１６０のための支持リンケージの回転限界と関連する重心図を示している。ロボット手術システム１６０の重心１６２を手術システム１６０の支持リンケージ１６４に対する１つの側に最大の程度にシフトさせるよう位置付けられ且つ方向付けられるロボット手術システム１６０の構成部品を用いるならば、支持リンケージ１６４のショルダ関節は、セットアップ構造（ＳＵＳ）ショルダ関節軸１６６の周りでの支持構造１６４の回転を制限して、取付けベースの所定の安定限界を超過するのを防止するように構成され得る。
【００７８】
配向プラットフォームによって支持される運動連鎖の１つ又はそれよりも多くの関節の手動の関節式の動作に応答する配向プラットフォームの位置付け
【００７９】
図１１及び１２は、使用のためのロボットシステムのセットアップ中のマニピュレータ８２のリンク１７０又はセットアップ関節リンケージのリンクの移動に応答して配向プラットフォームを駆動させる方法を図式的に例示している。例示的な実施態様において、動作についての基準場所はリンク１７上に配置されなくてよいが、その代わり、リンク１７０に対して偏心（オフセット）させられてよい。例えば、動作についての基準場所は、マニピュレータリンケージのベース（又は他の構造）から偏心させられた遠隔中心場所に、具体的には、マニピュレータがマニピュレータの運動をそのベースに対する固定的な遠隔中心場所での球運動に機械的に強いる場所に配置されてよい。故に、マニピュレータのベース（又は他のリンケージ構造）は、入力リンク１７０としての機能を果たしてよいが、基準場所は、多くの場合にはリンクの基準系内の固定的な場所で、リンク自体から空間的に分離されてよい。任意的に、入力リンクは、配向プラットフォーム７６に対してマニピュレータ８２を支持するように構成されるセットアップ関節リンケージ７８，８０のリンクであってよい。簡潔性のために、マニピュレータ８２のリンク１７０の移動を入力として用いるときの実施を以下に記載する。しかしながら、多くの実施態様において、入力リンクはセットアップ関節リンケージ７８，８０のリンクであってよいことが理解されるべきである。
【００８０】
配向プラットフォームの駆動に先立ち、配向プラットフォームは、（支持リンケージ７０の関節の状態に依存した）取付けベース７２に対する初期位置及び向きを有し、マニピュレータは、それぞれ、（セットアップリンケージ７８，８０の関節の状態に依存した）配向プラットフォームに対する関連する場所及び向きを有する。同様に、各々のマニピュレータ８２のリンク１７０（及び／又はそのリンクに関連する基準場所）は、マニピュレータベース（ここではボックスＭによって図式的に例示されている）と配向プラットフォーム７６との間のセットアップリンケージ及びマニピュレータの関節の状態に依存する、配向プラットフォーム７６に対する位置及び向きを有する。リンク１７０は、典型的には、マニピュレータのベースを含むが、代替的に、器具ホルダ又はキャリッジのような、手術器具に運動学的に近い或いは近接するリンクを含んでよい。マニピュレータの関節状態を姿勢ベクトルθによって概ね描写し得る。
【００８１】
構築中、多くの場合、リンク１７０の１つ、一部、又は全部を、それらの初期位置及び向きから、手術部位と整列させられた所望の位置（複数の位置）及び向き（複数の向き）に移動させるのが望ましい。加えて、多くの場合、外科医に広範囲の動きをもたらすために、特異性(singularities)を回避するのを助けるために、並びに同等のことのために、十分に調整された状態のマニピュレータで外科処置を開始するのが望ましい。換言すれば、所与のマニピュレータのために、（マニピュレータの遠隔中心ＲＣを所望のアクセス場所ＲＣＤに又はその付近に有することを含む）リンク１７０と手術作業部位との間の所望の整列をもたらすこと及び所望のマニピュレータ状態又は姿勢θＤに又はその付近にマニピュレータを有することの両方が有益である。マニピュレータは、リンク１７０の動きに先立ち、既に所望のマニピュレータ姿勢に又はその付近にあってよく、或いはそれは所望の十分に調節された姿勢（θＩ≠θＤ）と有意に異なる初期姿勢θＩにあってよいことに留意のこと。互いに対するマニピュレータの適切な位置付け及び構成は、マニピュレータ衝突を回避するのを助けることもある。マニピュレータが手術部位との整列に先立ち十分に調節されていない場合には、配向プラットフォームを動かす前に、配向プラットフォームを動かした後に、又は配向プラットフォームを動かしている間に、マニピュレータの姿勢を十分に調整された姿勢に任意的に変更してよい。初期姿勢から十分に調整された姿勢に変更することは、マニピュレータの関節を手動で関節式に作動させることによって行われてよい。代替的に、マニピュレータを初期姿勢から十分に調整された姿勢に及び／又は十分に調整された姿勢に向かって駆動させることには利点があることがある。簡潔性のために、以下の記述は、配向プラットフォームの動作の開始に先立ち、マニピュレータが所望の及び／又は十分に調整された姿勢にあると想定する。それにも拘わらず、共通のプラットフォーム７６への多数のマニピュレータ８２の取付け、及びプラットフォームに対するマニピュレータの１つを支持する関節の１つのリンクの移動に応答したそのプラットフォームの駆動させられた移動は、手術空間との所望の整列へのマニピュレータの移動を容易化し得る。
【００８２】
任意的に、あらゆる手動の関節式の動作を相殺するようマニピュレータの各々の関節のモータを駆動させることによって、関節ブレーキによってマニピュレータの関節状態を固定することによって、それらの両方によって、或いは同等のことによって、マニピュレータの関節は、多くの場合に、配向プラットフォームの動作中及び／又はセットアップリンケージの手動の関節式の動作中に固定的な構成に維持される。故に、配向プラットフォームの動作中及び／又はセットアップリンケージの手動の関節式の動作中にリンクの多少の僅かな固定及び関節の小さな偏位(excursion)があることがあるが、マニピュレータは、典型的には、実質的に剛性体として動く。その上、使用者によって操作される且つ／或いは動きの基準として用いられるべきリンク１７０は、マニピュレータ又は関連するセットアップリンケージの（或いはマニピュレータ又は関連するセットアップリンケージに運動学的に隣接しさえする）任意の１つ又はそれよりも多くのリンクであってよい。
【００８３】
図１１及び１２を今や参照すると、ロボットシステムプロセッサを配向プラットフォーム移動モード１８０に入らせるために、関連するリンク１７０上の又は関連するリンク１７０に隣接する入力１７２がアクティブ化される。入力１７２は、単純な専用入力ボタン又は同等物を任意的に含んでよいが、幾つかの実施態様は、代替的なユーザーインターフェースアプローチから利益を受けてよい。一例として、例示的な入力は、むしろセットアップ関節操作に応答してプラットフォーム移動モードに入らせることによって、専用ボタンを回避してよい。より具体的には、先ず、そのマニピュレータの遠隔中心（又は「ポート」）場所が手動で再位置付けされるのを可能にするよう、関連するマニピュレータを支持するセットアップ関節を解放することによって、プラットフォーム移動モードに入らされてよく、手動移動モードをポートクラッチング(port  clutching)と呼ぶことがある。マニピュレータが、解放されるセットアップ関節リンケージについての動作限界の範囲の閾値内に手動で動かされる（或いは幾つかの実施態様では動作限界に実際に達する）とき、システムはそれに応じてプラットフォーム追従モードに入ってよい。故に、セットアップ関節の動作限界の範囲に達する（或いは接近する）ことは、プラットフォーム移動モードに入ることのためのアクティブ化を要求し且つ／或いは入力する方法となる。入力１７２は、代替的に、単純な通常はオフである入力であってよい。
【００８４】
カニューレがマニピュレータに（或いは配向プラットフォームによって支持される任意の他のマニピュレータに）取り付けられるならば、プロセッサは、入力の作動にも拘わらず、配向プラットフォーム移動モードに入らないことがある。所与のマニピュレータ８２の入力１７２が作動させられる間に、並びに／或いは入力１７２の作動に応答して、そのマニピュレータと配向プラットフォームとの間に配置されるセットアップリンケージ７８，８０は、手動の関節式の動作を可能にするよう、解除されることが多い。セットアップリンケージ７８，８０のこの関節式の動作を、配向プラットフォーム７６を動かすためのセットアップ構造の関節を駆動させる入力として感知し且つ用い得る。使用者がマニピュレータをプラットフォーム内で配向プラットフォームに対して容易に再方向付けし且つ／或いは再位置付けし得るよう、システムは、しばしば、セットアップリンケージの軸について平衡させられ、マニピュレータは、リンク１７２がシステムのベース７２及びプラットフォームに対して動かされるときに、典型的には、比較的剛性体として動く。マニピュレータの駆動システムは、マニピュレータ移動の関節の関節式の動作に抗するよう、プロセッサによって通電され且つ制御されてよく、或いはマニピュレータの関節ブレーキが関節式の動作を抑制してよいが、マニピュレータリンケージの多少の撓み及び／又は関節状態の小さな偏位がリンク１７２に対して課される力に依然として起因することがあるのに留意のこと。代替的な実施態様では、リンク１７２と配向プラットフォームとの間で関節式に作動するのが許容される関節が（ソフトウェア中央システムにおけるように）電力供給され、それらの関節は、システム使用者からの所望の動作入力又は命令としての使用のために所望の移動ベクトルを容易に識別するために、リンクがマニピュレータの関節状態感知システムのために十分に手動で動かされるのを可能にするよう十分に軽い動作抵抗力をもたらすように、通電されてよい。
【００８５】
図１１及び１２を依然として参照すると、概ね上記したように、（例えば、入力１７２のスイッチを押し込むことによって）入力装置として使用されるべき特定のマニピュレータ８２を用いて、ひとたび配向プラットフォーム移動モードに入らされると、マニピュレータのリンク１７０をプラットフォームに対して手動で動かし得る。任意的に、（例えば、マニピュレータの制動システム又は同等物を用いて、動作を回避するようにマニピュレータを駆動させることによって）、マニピュレータのリンケージの関節式の動作が抑制されている間に、典型的には、セットアップ関節のうちの１つ又はそれよりも多く（任意的に全部）は、解放されるセットアップ関節（複数のセットアップ関節）の手動の関節式の動作を介して、リンク１７０の入力動作が起こるのを可能にするように解放されてよい。故に、入力は、少なくとも部分的に、セットアップ関節システムの１つ又はそれよりも多くの関節の関節式の動作として感知されてよい。マニピュレータの１つ又はそれよりも多くの関節及びセットアップ関節システムの１つ又はそれよりも多くの関節の関節式の動作の選択的な組み合わせを介して手動の入力を可能にすることのような、一層更なるオプションが利用されてよい。それにも拘わらず、運動学的解析を容易化するために、有用な変換のための入力をもたらすために、並びに同等のことのために、マニピュレータ、セットアップ関節システム、及び（配向プラットフォームを支持する関節を含む）セットアップ構造の関節状態は、典型的には、感知される。
【００８６】
（リンク１７０の手動の動きによって入力されるような並びにそのリンクを支持する関節の手動の関節式の動作を介して感知されるような）使用者による手動の入力命令に基づき、セットアップ構造１８３を動かすために、命令が計算される。配向プラットフォームは、多くの場合に、使用者がリンク１７０を動かし続ける間に、計算される命令に従って駆動させられるので、配向プラットフォームによって支持されるマニピュレータのベースは、手動で動くリンクに追従する。第１のマニピュレータを移動させて手術部位との所望の整列に入れる間に、他のマニピュレータは、それぞれ、固定的な姿勢に留まってよい。同様に、配向プラットフォームとそれらの他のマニピュレータとの間のいずれのセットアップリンケージも、プラットフォームの移動中に係止されたままでよく（且つ／或いはその他の方法でそれらの関節式の動作を抑制させてよい）。関節式の動作は配向プラットフォームと他のマニピュレータのリンク１７０との間の全ての関節について抑制されてよいので、全てのそれらの他の入力リンク（及びマニピュレータの他の構造）は、マニピュレータのリンク１７０に追従し、入力１７２はマニピュレータのために作動させられる。
【００８７】
配向プラットフォームは、入力マニピュレータ（入力１７２は入力マニピュレータのために作動させられる）を支持する入力セットアップリンケージが、使用者が関連するリンク１７０を保持し且つ動かして作業空間と所望に整列させる間に、（システムが配向プラットフォームモードに入ったときのような）それらの初期構成に留まらされるように、駆動させられてよい。リンク１７０の位置は、配向プラットフォームの移動中に、使用者によって手動で制御され続けてよい。換言すれば、（両方とも配向プラットフォームの移動中の）セットアップリンケージ７８，８０の目下の姿勢θ及び入力リンク１７０の目下の場所を考慮すれば、入力セットアップリンケージ７８，８０が、目下の姿勢からそれらの初期姿勢に向かって関節式に作動させられるよう（θ＞θｉ）、配向プラットフォームの駆動システムが、配向プラットフォーム１８５を移動させるように、配向プラットフォームを移動させ得る。配向プラットフォームのこの動きの効果は、入力リンク１７０と配向プラットフォームとの間の初期的な空間関係を大いに維持することであるので、配向プラットフォーム（及びそれにより支持される全てのマニピュレータ）は、入力リンクが使用者の手によって動かされるとき、入力リンクに追従する。入力１７２を解放することによって、入力マニピュレータにカニューレを取り付けることによって、或いは同等のことによって、配向プラットフォーム移動モードを終了させ得る（１８４）。カニューレが患者の体内に延びるまで、カニューレはマニピュレータに取り付けられないでよいので、プロセッサシステムが、カニューレを取り付けるマニピュレータの入力１７２の作動に応答して配向プラットフォーム移動モードに入るのを抑制するのが望ましいことがある。
【００８８】
上の方法の幾つかの実施において、配向プラットフォームの運動の範囲は、運動の全範囲（例えば、ｘ，ｙ，ｚ，θ）のサブセット（例えば、ｘ及びｙ、又はｚのみ等）に限定されてよい。運動の範囲を運動の全範囲のサブセットに限定することは、含まれるＤＯＦを減少させることによって、システムセットアップを使用者のためにより直観的にし且つ素早くする。例えば、幾つかの状況では、配向プラットフォーム移動が並進コラム部材８２を用いた垂直位置付け移動に限定されるならば、有利であることがある。これは患者の上への遠隔操作手術システムの上昇及び患者の上の所望の位置へのシステムの下降のために特に有用であることがある。
【００８９】
そのような実施態様では、例えば、垂直セットアップ関節をその動作範囲（ＲＯＭ）限界又はその付近まで手動で動かすことによって、配向プラットフォーム移動モードに入らされてよい１８０。幾つかの実施において、ＲＯＭ限界は、垂直セットアップ関節がＲＯＭ限界付近まで動かされるときに、プラットフォーム移動モードに入らされるように、定められてよい。任意的に、垂直セットアップ関節をＲＯＭ限界又はその付近まで動かすことによって及び／又は専用入力ボタンによって、移動モードに入らされてよい。例えば、使用者は、ポートクラッチ入力を作動させて、セットアップ関節の自由な動きを可能にするようセットアップ関節を解放してよい。使用者がシステムを上昇させることを欲するならば、使用者は、垂直セットアップ関節を上方ＲＯＭ限界又はその付近まで手動で動かして、配向プラットフォーム移動モードに入れてよい１８０。配向プラットフォーム移動モード１８０に入った後に、上方ＲＯＭ限界又はその付近までの垂直セットアップ関節の手動の動きは感知されてよく１８１、セットアップ構造（例えば、並進コラム部材８２）動作を、セットアップ関節及びセットアップ構造の感知される状態に基づき計算してよい１８３。次に、セットアップ構造（例えば、並進コラム部材８２）は、その計算に従って駆動（上昇）させられてよい１８５。システムを患者の上に位置付ける十分な隙間があると、次に、使用者は、遠隔操作システムの配向プラットフォームを、マニピュレータをそれらの所望の位置に位置付け得る高さまで下げることが必要なことがある。そうするために、使用者は、行為の順序を逆転させてよい（例えば、垂直セットアップ関節を下方ＲＯＭ限界又はその付近まで手動で動かし、並進コラム部材８２を降下させることによってプラットフォームの高さを下げる）。
【００９０】
上記実施は動きを垂直の向きにのみ限定するものとして議論されるが、幾つかの実施態様では、動きは全範囲の動きの他のサブセットに限定されてよいことが理解されるべきである。幾つかの実施態様では、マニピュレータ又はセットアップ関節がＲＯＭ限界又はその付近まで手動で動かされるとき、システムは、先ず、配向プラットフォーム移動モード１８０に入る前に、閾値時間期間だけ待ってよい。閾値時間期間は、使用者によるマニピュレータ又はセットアップ関節の手動の移動による配向プラットフォームの不注意な動作を回避することがある。閾値持続時間は、例えば、５秒以下であってよい。幾つかの実施態様において、閾値持続時間は、３秒であってよい。更に、配向プラットフォーム移動モードに入る前に音声的又は視覚的な表示／警報を使用者にもたらすのが有利なことがある。例えば、使用者がセットアップ関節をＲＯＭ限界又はその付近まで動かすときに、音声警報が開始してよい。任意的に、音声的又は視覚的な警報は、システムが配向プラットフォーム移動モードに入るときについての情報を使用者にもたらすよう、セットアップ関節がＲＯＭ限界又はその付近まで上昇した時間期間を示すように構成されてよい。例えば、音声表示器は、各秒に亘ってカウントダウン又は増分ビープを提供してよい。
【００９１】
幾つかの実施態様において、セットアップ構造の１つ又はそれよりも多くの関節は、それらのそれぞれの動作範囲についての上方限界を備えてプログラムされてよい。上方限界は、部屋制約の故に、セットアップ関節のうちの１つ又はそれよりも多くの内にプログラムされてよい。例えば、幾つかの状況では、部屋の天井の高さが並進コラム部材８２の全動作範囲を限定するときの上方限界で、並進コラム部材８２をプログラムするのが有益なことがある。任意的に、セットアップ構造は、配向プラットフォーム移動モード中の配向プラットフォームの動きが同様に限定されるように、限定されてよい。例えば、垂直セットアップ関節を上方ＲＯＭ限界まで手動で動かすことによって配向プラットフォームを上昇させるとき、システムは、並進コラム部材８２がプログラムされる上方限界に達するならば、配向プラットフォームが更に上昇させられるのを制限してよい。幾つかの実施態様は、配向プラットフォーム移動モードにおける配向プラットフォーム移動中に、事前プログラムされた限界を超えるセットアップ構造の動きを防止してよいが、使用者によるマニピュレータ又はセットアップ関節の手動の動きに起因する配向プラットフォームの動きがセットアップ構造の動作範囲に対するプログラムされた限界を無効にしてよい、他の実施態様が提供されてよい。
【００９２】
配向プラットフォーム７６は、多くの処置のための有益な相対的な位置においてマニピュレータ８０，８２を支持してよい。故に、第１のマニピュレータ８０のリンク１７０が動かされて手術作業部位と所望に整列させられると、器具ホルダ及び他のマニピュレータの同等のものは、多くの場合に、それらの関連する手術ツールのための関連する所望の初期整列に又はその付近にあり、マニピュレータの限定的な追加的な再位置付けのみが正当化される。配向プラットフォームに対してそのマニピュレータを支持し且つそのマニピュレータを全ての他のマニピュレータに対して所望に動かすセットアップ関節の制動システムを解放することによって、特定のマニピュレータ整列に対する小さな調節が適合されてよい。例えば、ひとたびカメラマニピュレータが用いられて、配向プラットフォームを位置付け、全ての器具マニピュレータを初期整列させると、各器具マニピュレータと配向プラットフォームとの間のセットアップリンケージを解放し得るし、必要ならば、解放されるマニピュレータ位置を独立して調節し得る。配向プラットフォーム移動モードの例示的な実施態様において、第１入力リンク１７０の手動の動きを感知することは、初期遠隔中心ＲＣから所望の遠隔中心ＲＣｄへのマニピュレータの動きを効果的に感知する。配向プラットフォームの動きは、他のマニピュレータの遠隔中心ＲＣをそれらの関連する所望の遠隔中心ＲＣｄに向かって動かす。次に、関連するマニピュレータのセットアップリンケージの各々を順次的に解放し、そして、解放されるマニピュレータＲＣと所望の遠隔中心ＲＣｄとの間に所望の整列をもたらすよう、解放されるマニピュレータを動かすことによって、それらの他の遠隔中心場所の追加的な調節を行い得る。
【００９３】
配向プラットフォーム移動命令の計算
【００９４】
図１２Ａ及び１２Ｂを今や参照すると、配向プラットフォームの移動命令を計算する例示的なソフトウェア構造及び／又はプロセッサ構成を理解し得る。配向プラットフォーム及び他のマニピュレータは入力リンク１７０の動きに追従するので（配向動作入力１７２は入力リン１７０のために作動させられる）、全体的な動きは「鼻で馬を導く」(“Lead-the-Horse-By-the-Nose”)(ＬＨＢＮ）制御モードに幾分類似する（ここでは、全体的な動きをＬＨＢＮ制御モードと呼ぶ)。ＬＨＢＮ制御モードは、使用者が操作プラットフォーム７６(operating  platform)を動かし、浮動するマニピュレータ８２の遠隔中心を手動で動かすことによってセットアップ構造を駆動するのを可能にする。基本形態において、制御目的は、マニピュレータ８２遠隔中心が操作プラットフォーム７６フレーム内の所望の場所に留まるよう、操作プラットフォーム７６を動かすことである。よって、使用者がマニピュレータを世界フレーム(world  frame)内で手動で変位させるとき、コントローラは操作プラットフォーム７６及びそのフレームを同じ変位(displacement)を通じて動かして、実際の遠隔中心と所望の遠隔中心との間の誤差をゼロにさせ得る。
【００９５】
実際の遠隔中心ＲＣ場所と所望の遠隔中心ＲＣｄ場所との間の未処理の誤差(raw  error)は、図１２Ａに示すように、ＬＨＢＮコントローラへの入力命令２２０を形成する。（１０ｃｍ未満の、多くの場合には３ｃｍ以下の）小さなデッドゾーン２２２が、誤差を未加工の速度命令にスケーリングする前に、誤差信号に適用される。（約０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚの間の、典型的には、約１Ｈｚの）低域フィルタ(low-pass  filter)が、帯域制限速度命令を生成する。次に、その命令は飽和させられて２２４、操作プラットフォームフレーム内で速度命令を創り出す。ＬＨＢＮモードに入れられると、半余弦形状のスケーリング(half  cosine  shaped  scaling)が短い窓に亘って命令に対して適用され、命令を滑らかな方法において増大させる(ramp  up)。同様に、減速を滑らかにするよう、モードが励起されると、命令は逆方向において半余弦形状のスケーリング(scaling)によって減少させられる(scaled)。速度命令は、始動／停止スケーリングの後に、セットアップ構造の逆運動学に提供される。速度命令の更なるトリミング(trimming)が、関節が幾らかのそれらの限界又はその付近（内）にあるとき、逆運動学計算において生じてよい。
【００９６】
ここにおいてはアンカとも呼ぶ、所望の遠隔中心場所ＲＣｄは、ＬＨＢＮ制御モードに入れられるときに構築される。ＬＨＢＮ制御モードが開始されると、所望の遠隔中心ＲＣｄ及び実際の遠隔中心ＲＣは同じ場所に配置され、よって、（入力リンク１７０が配向プラットフォームに対して動かない限り並びに動くまで、プラットフォームは動かないよう）ゼロ誤差でモードを開始する。ＬＨＢＮ制御モードにある間のリンク１７０の手動の動きは、実際の遠隔中心ＲＣが操作プラットフォームのフレーム内で所望の遠隔中心ＲＣｄに概ね留まるよう、プラットフォームを駆動させる。基本ＬＨＢＮ動作に対する幾つかの強化が、実際の遠隔中心に対するアンカ又は所望の遠隔中心ＲＣｄの場所をスライドさせ或いは変更して、挙動を微調整してよい。例えば、図１２Ａに示すように、アンカドラッギング速度(anchor  dragging  velocity)を命令し且つ積分することによって、アンカを動かし得る。１つのアンカ速度入力は、飽和速度命令と非飽和速度命令との間で異なることがある２２６。この構成の目的は、大きな飽和速度命令を回避することであってよい。速度命令がひとたび飽和に達すると、遠隔中心の如何なるあらゆる入力運動はアンカをドラッグし（或いはＲＣｄを配向プラットフォームに対して動かし）、命令を正に飽和限界に維持する。直観的には、アンカと遠隔中心との間の誤差をボールとして視覚化することができ、アンカをドラッグするということは、誤差ベクトルがボールの半径に達するときにはいつでも、ボールの中心を引きずり回す(drag  around)ことを意味する。
【００９７】
図１２Ｂに示すブロック図モデルを参照して理解し得るように、運動限界の範囲又はセットアップリンケージ７８，８０のハードストップ(hard  stops)から離れる方向への動きは、アンカドラッギングを通じても達成される。ハードストップから離れる方向へのセットアップ構造７４の幾らかの自動的な動きが望ましい。何故ならば、使用者は、さもなければ、所望のセットアップ構造動作を容易に手動で命令し得ないことがあるからである。１つの実施態様では、サブルーチンが、セットアップリンケージ７８，８０の動きの限界に装着されるバネを模倣するプラットフォーム７６に対して作用する仮想の力２３０を計算してよい。その力をポートドラッギング力と呼び得る。仮想の力は、セットアップ構造コントローラが動作限界のセットアップ関節範囲から後退するのを可能にするよう、各々の構成されるマニピュレータ８２から伝達されてよい。ＬＨＢＮ制御モードソフトウェアは、入力マニピュレータ８２からのポートドラッギングする仮想の力を計り、この量をアンカドラッギング速度に加え得る。その効果は、セットアップ構造７６をセットアップリンケージ７８，８０のハードストップから離れる方向に動かすことである。
【００９８】
ＬＨＢＮ制御モードにおいて用いられる利得、飽和、及び／又はデッドゾーンの一部又は全部は、任意的に、調節可能である。例えば、幾つかの実施態様において、プラットフォーム動作範囲は、プラットフォームがプラットフォーム移動モード内で動かされるときの全動作範囲のサブセットに限定されてよい。上述のように、そのような方法及びシステムは、含められるＤＯＦを減少させることによって、システムセットアップをより直観的にし且つより容易にすることがある。例えば、プラットフォーム移動モードにおいてプラットフォーム仮想動作のみが制御される実施態様において、ｘ方向動作及びｙ方向動作についての利得は、ｚ方向動作データのみが提供されるよう、ゼロに設定されてよい。図１２Ａ及び１２Ｂ中の各パラメータは、以下の表に列挙される。
【表１】
0006559691.tif 000002
【００９９】
セットアップ構造リンケージをセットアップ関節リンケージハードストップから離れる方向に動かすために用いられる仮想のバネ力を図１２Ｂに示すように計算することができ、デッドゾーン分数(deadzone  fraction)は、動作範囲のうちのどれだけが仮想の力を生成しないかを決定してよい。デッドゾーン分数は１未満でなければならないこと並びに有効部分は各関節にあるハードストップの間で均等に分割されてよいことに留意のこと。使用者が、セットアップ関節がハードストップに対するよう、遠隔中心を動かすならば、アンカドラッギングを用いて、仮想の力を積分して速度命令を増大させて、ハードストップから離れる方向に動かし得る。セットアップ構図をセットアップ関節動作範囲から離れる方向に動かす、滑らかに増大する速度命令が生成される。速度命令は飽和に達するまで増大し、セットアップ構造の定常速度が飽和地点で維持される。
【０１００】
よって、仮想の力の利得は、誤差を有意に飽和させる。仮想の力の計算に含まれる核心的な鍵のより詳細な記述については、上記の表を参照のこと。
【０１０１】
図１２Ｃを今や参照すると、配向プラットフォーム１２４及びセットアップ構造のための代替的な駆動システムが、好ましくは、ｘ、ｙ及びｚ軸に沿う動きを可能にして、マニピュレータＲＣを配向プラットフォームに対する所望の位置に至らせる。空間内でマニピュレータ８２の１つ又はそれよりも多くのリンクを手動で動かすことによって（そして、任意的に、マニピュレータ全体を動かすことによって）、使用者は、実際のマニピュレータＲＣ位置に対する（配向プラットフォーム基準系内の）所望のマニピュレータＲＣ位置の間の誤差ベクトルを計算し、そして、このベクトルを用いて所望のｘ、ｙ及びｚ速度を生成することのみによって、操作プラットフォームを追従させ得る。
【０１０２】
図１２Ｃ及び１２Ｄを今や参照すると、（ツールが手術作業空間の所望の場所内にある間に、マニピュレータの様々な自由度が好ましくはそれらの動作範囲の中心の近くにある状態で、マニピュレータ運動学が運動抑制特異点から十分に離れた状態、及び同等の状態で）外科処置を開始するときに十分に調節されたマニピュレータ姿勢をもたらすために、配向プラットフォームのｘ、ｙ、ｚ及びθ軸を動かす方向が、配向プラットフォーム１２４及びその上に取り付けられる１つ又はそれよりも多くのマニピュレータ８２の所望の位置を概ね達成しようとする。上述のようなカート取付けセットアップ構造によって支持される配向プラットフォームと共に、天井取付けセットアップ構造１９０、及び１つ、２つ、３つ、４つ又はそれよりも多くの自由度を備える他の被駆動ロボットリンケージが利用されてよい。同様に、動作のための入力は、任意的に、（上述のセットアップ関節構造に沿う関節のうちの１つのような）受動的な関節及び／又は（マニピュレータ８２の関節のような）１つ又はそれよりも多くの能動的に駆動させられる関節を手動で関節式に作動することによって入力されてよい。故に、システムは、数個の例示的なロボット運動学構造を参照して記載されるが、制御技術は、減少した自由度及び／又は多数の関節を有するある範囲の他のロボットシステムにも十分に当て嵌まることがあり、能動的及び受動的な関節の混合を有するようなシステム、セットアップ中に駆動させられる関節の１つのセット及び手術中に駆動させられる（幾つかの重なり合う部材を具備する或いは具備しない）関節の他の異なるセットを備えるシステム、個々のマニピュレータコントローラが限定的な状態情報のみを交換するシステム、及び同等のシステムを考慮するときに、特に興味深い。
【０１０３】
セットアップ中にシステムのロボット能力を用いるために、ロボットシステムのプロセッサは、ロボット構造がマニピュレータのリンクの手動の移動中に配向プラットフォームとマニピュレータ遠隔中心との間の所望の関係又は姿勢に向かって駆動させられる並びに／或いはそれを維持するモードを実施するソフトウェアを含んでよい。このアルゴリズムは、アクティブであるとき、配向プラットフォームとマニピュレータ遠隔中心との間の実際の又は所望の関係をその入力として取り、実際の姿勢を所望の姿勢にさせ、任意的に、マニピュレータ遠隔中心の位置及び向きを乱さない。換言すると、使用者が受動軸をあちこち動かすと、動作中の軸は、任意的に、特定のロボット姿勢を達成する或いは維持するような方法において追従してよい。
【０１０４】
図１３中の簡略化された４リンクマニピュレータは、ここに記載する方法及び制御構造の１つの実施態様を説明するのに役立つ。この図式的なマニピュレータでは、リンク１９１及び１９２がアクティブであり、それはｑ１及びｑ２がコントローラによって制御されるが、リンク１９３及び１９４が受動的であり、手によって動かされ得ることを意味する。地点Ｑは、使用者にとって直接的な関心のロボット上の地点であり、ロボットベースに対する使用者特定標的場所に手動で位置付けられる。故に、地点Ｑはマニピュレータ遠隔中心に対応してよく、使用者は、典型的には、マニピュレータが、例えば、患者内に既に装着されていてよい或いはロボット構造が所定の位置に動かされた後に患者内に挿入されてよい、カメラカニューレに接続され得るよう、地点Ｑを位置付ける。（使用可能な動作範囲を最大にすること、衝突を最小にすること等を含む）様々な理由のために、ＰとＱとの間の特定の関係を得ることがしばしば望ましい。関節ｑ３及びｑ４が自由であり、十分な動作範囲があり且つマニピュレータが特異点付近にない限り、ＰはＱと無関係に並進し得るので、コントローラは、Ｑがベースに対して単に固定状態に保持されるならば、所望の関係を自由に構築し得る。この原理は、使用者がＱを空間内に固定された状態に保持する間にＱに対するＰの関係を自動的に構築することを活用する。使用者がＱの位置を手動で調節するときに、アクティブな軸ｑ１及びｑ２が所望のＰ−Ｑ関係を維持するような方法において動くよう、この自動位置決めアルゴリズムを連続的に実行することも可能である。
【０１０５】
図１３の簡略化された実施例では、２つの能動的な自由度及び３つの受動的な自由度が示されており、関心の量のみがＰ及びＱの平面内で相対的な位置にある。天井及び／又はカート取付けロボット手術システムは、しばしばより複雑であり、図１２Ｄの実施態様では、７つの能動的な自由度があり（ガントリに４つあり、ＥＣＭに３つの関連軸がある）、操作プラットフォーム１２４とマニピュレータ８２との間のセットアップ関節１９８によって図式的に示される）３つの受動的な軸があり、全部で１０の自由度がある。マニピュレータ遠隔中心の端地点の場所及び向きを維持することは、しばしば６ＤＯＦ問題であり、それは４つの余分の自由度（ＤＯＦ）を我々に残し、この実施態様では、それらを用いて我々の内部最適化を遂行する。この議論の目的のために、望ましいと考えられるものの正確な本質は、如何なる数の基準を含んでもよく、用いる方法に拘わらず、ここに記載する多くの着想を適用して、最適な標的場所を決定し得る。この種の最適化を行うための１つの戦略は、システム全体を単一の１０ＤＯＦ冗長マニピュレータと考えることである。次に、費用関数(cost  function)を最小にするという所望の二次的な目標と対にされる主要な不可侵の目標を課する技法を用い得る。主要な目標は、我々の場合、部屋に対するマニピュレータ遠隔中心の位置及び向きを維持することであってよく、二次的な目標は、配向プラットフォームとマニピュレータとの間の最適な関係を達成することであってよい。
【０１０６】
第２の戦略は、問題を次の２つの部分に分けることである。
１）費用関数を最小にすることを求めるセットアップ構造最適化課題。この費用関数は、配向プラットフォーム位置及び向きがマニピュレータＲＣに対する最適な又は所望の場所に達するときに最小を達成するように構成される。
２）部屋に対する一定のマニピュレータ向きを維持することを求めるマニピュレータ調整課題。
第２の戦略は、ＥＣＭとガントリマニピュレータとの間で共有される必要がある唯一の情報が、各々の先端及びベースの場所である−あらゆる関節の位置を知ることは必要とされないという事実から利益を受ける。これは、それがマニピュレータの間でより少ない通信帯域幅を必要とするという点において、この具体的な戦略に良い利点をもたらす。
【０１０７】
我々は、遠隔中心を動かさずにセットアップ構造を動かすのに必要な数学的枠組を提供する。図１４及び１５を今や参照すると、簡略化された平面的なセットアップ構造リンケージを所望の姿勢に再構成することが、（Ｐが空間内の所望のｘ及びｙ場所に至らされる間にＱが不変のままであるよう、図１３についての上記の記述に従って）その零空間を通じてマニピュレータを動かすときに、モデル化されてよい。数学的には、図１４のリンクｌ３の長さがｌ１−３である場合、ヤコビアン行列及びヤコビアン位置ベクトルｑを以下のように特定し得る。
【数１】
0006559691.tif 000003
以下は、エンドエフェクタ動作をもたらさないエンドエフェクタ動作及び内部関節動作の合計としての関節速度の圧縮である。
【数２】
0006559691.tif 000004
【数３】
0006559691.tif 000005
【数４】
0006559691.tif 000006
【０１０８】
故に、エンドエフェクタ位置を変えずに零空間を通じてマニピュレータを動かすために、我々はθ１動かし得るし、θ２及びθ３を特定しなくてよい。同様に、Matlabシミュレーションから、我々は他の関節を特定することを必要とせずに零空間を通じて軸を動かし得るのが分かる。前述は平面的なセットアップ関節の最適化を実証するが、枠組は向きにも及ぶ。
【０１０９】
他の変形も本発明の精神内にある。よって、本発明は様々な修正及び代替的な構成の余地があるが、その特定の例示される実施態様が図面に示され、上記に詳細に記載された。しかしながら、本発明を特定の形態（複数を含む）に限定することを意図せず、逆に、本発明は、付属の請求項において定められるような本発明の精神及び範囲内に入る、全ての修正、代替的な構成、及び均等物をカバーすることが理解されるべきである。
【０１１０】
本発明を記載することの脈絡における（特に後続の請求項の脈絡における）不定冠詞（”a”及び“comprising””）及び定冠詞（”the”）の使用は、ここにおいてその他のことが示され或いは明らかに文脈と矛盾しない限り、単数及び複数の両方をカバーするものと解釈されなければならない。「含む」(“comprising”)、「有する」(“having”)、「包む」(“including”)及び「含む」(“containing”)という用語は、その他のことが記されない限り、開端の用語である（即ち、「含む」が「〜に限定されない」を意味する）。「接続され」(“connected”)という用語は、何らか介在するものがあるとしても、〜に部分的に又は全体的に収容され、取り付けられ、或いは互いに接合されるものと解釈されるべきである。ここにおける値の範囲の引用は、その他のことが示されない限り、その範囲内に入る各々別個の値を個別に言及する省略法としての機能を果たすことを意図するに過ぎず、各々の別個の値は、それが恰もここにおいて個別に引用されているかのように明細書中に組み込まれる。ここにおいてその他のことが示されない限り或いはさもなければ文脈と明らかに矛盾しない限り、ここにおいて記載される全ての方法を任意の適切な順序で行い得る。ここにおいて提供されるありとあらゆる実施例又は例示的な言語（例えば、「〜のような」）の使用は、本発明の実施態様をより良く例示することを意図するに過ぎず、その他のことが請求項において請求されない限り、本発明の範囲に対する限定を提示しない。明細書中の如何なる言語も、本発明の実施にとって本質的な如何なる請求されていない要素を含むものとして解釈されてならない。
【０１１１】
本発明を実施するための本発明者に既知の最良形態（ベストモード）を含む本発明の好適実施態様がここにおいて記載される。それらの好適実施態様の変形は、前述の記述を判読した後に、当業者に明らかになることがある。本発明者は当業者がそのような変形を適切に利用することを予期し、本発明者は本発明がここに具体的に記載される以外の方法で実施されることを意図する。従って、この発明は、適用可能な法律によって許容されるような、ここに添付される請求項において引用される主題の全ての変更物及び均等物を含む。その上、ここにおいてその他のことが示されない限り或いはさもなければ明らかに文脈と矛盾しないならば、本発明はその全ての可能な変形における上述の要素のあらゆる組み合わせを含む。
【０１１２】
ここにおいて引用される、刊行物、特許出願、及び特許を含む、全ての参考文献は、恰も各々の参考文献が参照として援用されるものとして個別に並びに具体的に示され且つここにおいてその全文が示されるのと同じ程度まで、参照としてここに援用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0006559691.tif 000009
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
0006559691.tif 000013
【図７】
0006559691.tif 000014
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0006559691.tif 000019
【図１２Ａ】
0006559691.tif 000020
【図１２Ｂ】
0006559691.tif 000021
【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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