(57)【要約】  医療機器は、患者の身体内に挿入されるように構成された器具チャンネルを含み、該器具チャンネルを介して医療器具を患者の身体内に挿入可能とする。医療機器は、患者の身体の周囲に配置されるように構成された少なくとも一つの支持構造体と、それぞれが患者の身体内に挿入されるように構成された複数のガイドポートと、それぞれが少なくとも一つの支持構造体に少なくとも部分的に支持される複数の制御リンケージと、複数の制御アクチュエータと、を更に含む。複数の制御リンケージのそれぞれは、複数のガイドポートの一つを介して延び、医療器具に接続され、複数の制御アクチュエータのそれぞれにより動かされることにより、患者の身体内で医療器具を操作するように構成されてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の身体内に挿入されるように構成された器具チャンネルであって、該器具チャンネルを介して医療器具を前記患者の前記身体内に挿入可能となるように構成された器具チャンネルと、
前記患者の前記身体の周囲に配置されるように構成された少なくとも一つの支持構造体と、
それぞれが前記患者の前記身体内に挿入されるように構成された複数のガイドポートと、
それぞれが前記少なくとも一つの支持構造体に少なくとも部分的に支持される複数の制御リンケージと、
複数の制御アクチュエータと、を含む医療機器であって、
前記複数の制御リンケージのそれぞれは、前記複数のガイドポートの一つを介して延び、前記医療器具に接続され、前記複数の制御アクチュエータのそれぞれにより動かされることにより、前記患者の前記身体内で前記医療器具を操作するように構成されることを特徴とする医療機器。
【請求項２】
前記器具チャンネルを介して前記患者の前記身体内に挿入されるように構成された器具ホルダを更に含み、
前記複数の制御リンケージのそれぞれは、前記器具ホルダに接続されることにより前記医療器具を操作するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
【請求項３】
前記医療器具を更に含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の医療機器。
【請求項４】
前記複数の制御リンケージの少なくとも一つは、該制御リンケージが沿って延びる前記ガイドポートに向かって前記器具を引っ張るように構成された可撓性を有する腱であることを特徴とする先行する請求項の何れかに記載の機器。
【請求項５】
前記複数の制御リンケージの少なくとも一つは、前記医療器具を押し引きするように構成された剛性を有するロッドであることを特徴とする先行する請求項の何れかに記載の機器。
【請求項６】
前記複数のアクチュエータの一つは、前記剛性を有するロッドを支持するように構成され、遠隔運動中心アクチュエータを含むことを特徴とする請求項５に記載の機器。
【請求項７】
前記複数のガイドポートのそれぞれは、剛体管状部材を含むことを特徴とする先行する請求項の何れかに記載の機器。
【請求項８】
前記複数のガイドポートのそれぞれは、遠隔運動中心アクチュエータにより支持されることを特徴とする請求項７に記載の機器。
【請求項９】
前記支持構造体は、前記患者の前記身体を配置することが可能な手術容積を規定し、前記遠隔運動中心アクチュエータは、前記手術容積内に運動中心を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の機器。
【請求項１０】
前記器具チャンネルに少なくとも部分的に支持された少なくとも一つの更なる制御リンケージを更に含むことを特徴とする先行する請求項の何れかに記載の機器。
【請求項１１】
前記器具チャンネルは、器具挿入アームを含み、該器具挿入アームは、関節を有し、メイン部と、関節ジョイントにより前記メイン部に接続されて該メイン部に対して関節接続されるエンド部と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の機器。
【請求項１２】
前記エンド部の関節角度を制御するように構成された関節リンケージと、
前記関節リンケージを作動させるように構成されたアクチュエータと、を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の機器。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの更なる制御リンケージは、前記エンド部に少なくとも部分的に支持されることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の機器。
【請求項１４】
器具挿入ポートを更に含み、前記器具チャンネルは、前記器具挿入ポートを介して前記患者の前記身体に挿入されるように構成されることを特徴とする先行する請求項の何れかに記載の機器。
【請求項１５】
前記器具挿入ポートに少なくとも部分的に支持される少なくとも一つの更なる制御リンケージを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の機器。
【請求項１６】
前記複数の制御リンケージの少なくとも一つにより前記器具に伝達される力を測定するように構成された力センサを更に含むことを特徴とする先行する請求項の何れかに記載の機器。
【請求項１７】
外科医によって操作されるように構成された入力部材と、
前記入力部材に力を加えるように構成されたフィードバックアクチュエータと、
前記入力部材の動きに応じて前記複数の制御アクチュエータを制御するとともに、前記フィードバックアクチュエータを制御して、前記力センサにより感知された前記力に応じて前記入力部材にフィードバック力を提供するように構成された制御手段と、を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の機器。
【請求項１８】
前記少なくとも一つの支持構造体は、対象者の前記身体の周囲に延びるとともに、前記複数の制御リンケージのそれぞれを支持するように構成された単一の支持構造体を含むことを特徴とする先行する請求項の何れかに記載の機器。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの支持構造体は、対象者の前記身体の周囲に配置されるように構成された複数の支持構造体を含み、前記複数の支持構造体のそれぞれは、前記複数の制御リンケージの一つを支持するように構成されることを特徴とする請求項１乃至１７の何れか一項に記載の機器。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの支持構造体は、対象者の前記身体に取り付けられるように構成されることを特徴とする先行する請求項の何れかに記載の機器。
【請求項２１】
前記少なくとも一つの支持構造体は、接着剤、又は縫合、或いは吸引により前記対象者の前記身体に接続されるように構成されることを特徴とする請求項２０に記載の機器。
【請求項２２】
前記身体の動きを感知するように構成されたモーションセンサと、
前記モーションセンサから複数の信号を受信するとともに、前記身体及び／又は前記複数のアクチュエータの動きを埋め合わせするために前記複数の制御アクチュエータを制御するように構成されたコントローラと、を更に含むことを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の機器。
【請求項２３】
ａ）患者の身体内に挿入されるように構成された器具チャンネルと、
ｂ）前記器具チャンネルを介して前記患者の前記身体内に挿入されるように構成された医療器具と、
ｃ）前記患者の前記身体に直接且つ外部から一時的に取り付けられた複数の支持構造体と、
ｄ）それぞれが前記複数の支持構造体内にロック／固定され、前記患者の前記身体内に挿入されよるように構成された複数のガイドポートと、
ｅ）それぞれが前記支持構造体に少なくとも部分的に支持される複数の制御リンケージと、
ｆ）それぞれが単一の支持構造体に取り付けられた複数の制御アクチュエータと、を含む医療機器であって、
前記複数の制御リンケージのそれぞれは、
ａ.  前記複数のガイドポートの一つを介して延び、
ｂ.  前記医療器具に接続され、
ｃ.  前記複数の制御アクチュエータの一つによって動かされることにより、前記患者の前記身体内で前記器具を操作する
ように構成されることを特徴とする医療機器。
【請求項２４】
請求項２乃至２２の何れか一項の付加的な特徴を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腹腔鏡手術及び検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
腹腔鏡手術は、その侵襲性を低減することにより手術に革命的変化をもたらした。毎日、世界中で、最も簡単な日帰り手術から複雑な多段階の癌手術や移植手術にまで、低侵襲性の手術が用いられている。腹腔鏡手術では、複数の小さな切開部、複数のポート及び複数のカメラを使用して、長くて剛性を有する複数の手術用器具を用いることにより、腹部の内部を可視化し、検査し、手術を行う。腹腔鏡手術は、開腹手術と比較して、合併症の発生率を減らし、手術後の痛みを改善するとともに、回復期間を短縮する。しかし、腹腔鏡手術用器具の取り扱いは、主に、腹腔鏡を介した間接的な視覚化、ポート内での手術用器具の枢動（支点効果）及び触覚（力覚）に基づくフィードバックの欠如のために、開腹手術と比較して難しく直感的ではない。この更なる複雑さは、外科医の経験への依存度の高さを物語っており、急勾配な学習曲線及び処置時間の増大につながっている。現在市販されているロボット支援手術（ＲＡＳ）システムは、器具の取り扱いに直感性をもたらす一方、ＲＡＳシステムの採用は、資本コストが高く、手術室における設置面積が広く、セットアップに時間がかかるため、限定的である。同様に、ＲＡＳは、従来の腹腔鏡手術と比較しても費用対効果が高くない。没入型の３Ｄ可視化や、正確な両手の器用さ等の利点を全て備えたＲＡＳも、腹腔鏡手術より優れてはいない。それはおそらく、腹腔鏡手術が依然として剛性を有する器具に頼っていることにより、外科医に触覚のフィードバックを提供できないものの、作業領域を狭くすることができるためである。触覚のフィードバックが欠如していても手術の実施が妨げられることはないが、もしあれば、触覚のフィードバックは外科医の状況認識を向上させ、それにより、安全性を高め、手術結果を改善し、学習曲線及び処置時間の短縮化をもたらす。更に、ＲＡＳでは、器具と組織との間の接触力を感知する能力が、タスク及び処置を安全で自律的に実行するために、重要な意味を持つ。
【０００３】
特許文献１は、可撓性を有する複数の腱を用いて、人間又は動物の対象者の身体内で手術用具を操作する手術装置及び方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０３６７５３号パンフレット
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、患者の身体内に挿入されるように構成された器具チャンネルと、チャンネルを介して患者の身体内に挿入されるように構成された医療器具又は医療器具のためのホルダと、患者の身体の周囲に延びるように構成された支持構造体と、それぞれが患者の身体内に挿入されるように構成された複数のガイドポートと、それぞれが支持構造体に少なくとも部分的に支持される複数の制御リンケージと、複数の制御アクチュエータと、を含む医療機器であって、各制御リンケージは、複数のガイドポートの一つを介して延び、手術用器具又はホルダに接続され、それぞれの制御アクチュエータにより動かされることにより、患者の身体内で器具又はホルダを操作するように構成されることを特徴とする医療機器を提供する。
【０００６】
本発明は、更に、患者の身体内に挿入されるように構成された器具チャンネルであって、それにより医療器具がチャンネルを介して患者の身体内に挿入可能となる器具チャンネルと、患者の身体の周囲に延びるように構成された支持構造体と、それぞれが患者の身体内に挿入されるように構成された複数のガイドポートと、それぞれが支持構造体に少なくとも部分的に支持されるように構成された複数の制御リンケージと、複数の制御アクチュエータと、を含む医療機器であって、各制御リンケージは、複数のガイドポートの一つを介して延び、直接或いは医療器具用のホルダに接続されることにより医療器具に接続され、それぞれの制御アクチュエータにより動かされることにより、患者の身体内で医療器具を操作するように構成されることを特徴とする医療機器を提供する。
【０００７】
患者は、人間の又は動物の患者であってもよく、対象者と呼ばれることもある。
【０００８】
複数の制御リンケージの少なくとも一つが可撓性を有する腱を含んでもよく、腱がケーブルを含んでもよい。複数の制御リンケージの少なくとも一つがプーリにより支持されてもよく、プーリは支持構造体に支持されてもよい。
【０００９】
複数の制御リンケージの少なくとも一つが剛性を有する制御ロッドあってもよい。
【００１０】
医療器具は、手術用器具又は診断用器具であってもよい。
【００１１】
機器は、器具チャンネルに少なくとも部分的に支持される少なくとも一つの更なる制御リンケージを更に含んでもよい。
【００１２】
器具チャンネルは、器具挿入アームを含んでもよい。アームは、関節を有してもよく、メイン部と、関節ジョイントによりメイン部に接続されて該メイン部に対して関節接続されるエンド部と、を含んでもよい。
【００１３】
機器は、エンド部の関節角度を制御するように構成された関節リンケージを更に含んでもよい。機器は、関節リンケージを作動させるように構成されたアクチュエータを更に含んでもよい。少なくとも一つの更なる制御リンケージは、アームのエンド部に少なくとも部分的に支持されてもよい。少なくとも一つの更なる制御リンケージが設けられ、エンド部又はメイン部に少なくとも部分的に支持されてもよい。例えば、更なる制御リンケージが、或いは更なる制御リンケージのそれぞれが、腱を含む場合、それぞれの腱ルーティングエンドガイドが、制御リンケージが器具挿入アームから離れて延びる点を規定する各制御リンケージに対して設けられてもよい。複数の腱ルーティングエンドガイドは、器具挿入アームに沿って離れていてもよい。
【００１４】
機器は、内視鏡を更に含んでもよい。内視鏡は、器具挿入アームに摺動可能に取り付けられてもよい。器具挿入アームが関節を有する場合、内視鏡は、内視鏡トラックに摺動可能に取り付けられてもよく、内視鏡トラックの一部は、器具挿入アームのエンド部にあってもよく、内視鏡トラックの一部は、器具挿入アームのメイン部にあってもよい。
【００１５】
機器は、器具挿入ポートを更に含んでもよく、器具チャンネルは、器具挿入ポートを介して患者の身体内に挿入されるように構成されてもよい。機器は、器具挿入ポートに少なくとも一部が支持された少なくとも一つの更なる制御リンケージを更に含んでもよい。例えば、器具挿入ポートは、ケーブルが該器具挿入ポートから離れて延びることが可能なケーブルルーティングエンドガイドを含んでもよい。
【００１６】
気腹下での腹部で使用されるだけでなく、システムが、膀胱や、目、筋骨格ジョイント等の他の解剖学的空洞でも使用可能であることが理解されるであろう。
【００１７】
複数の器具ホルダは、交換可能なオーバーチューブの形態であってもよく、一又は複数の器具の取り付けを可能とし、それにより、手術用器具類の迅速な交換を可能にする。これらは、市販の可撓性を有する手術用器具及び内視鏡のいずれとも互換性を含む。
【００１８】
ガイドポートは、外部のアクチュエータから解剖学的空洞内の手術用器具に力及び動きを伝達するための直接の経路を提供可能である。針サイズのポートを使用することにより、目に見える傷を作ることなく、又は残すことなく、アクセスを可能にし得る。
【００１９】
支持構造体は、軽量の外部作業台（フレーム）を含んでもよく、作業台は、解剖学的身体の周囲に配置されてアクチュエータと任意の追加のセンサ／器具とを固定してもよい。作業台は、患者の解剖学的身体と密接に接触する外部ベストであってもよい。複数のアクチュエータと複数のポートとの空間配置及び角度は、必要とされる手術の種類（例えば、胆嚢摘出術か、前立腺切除術か）と症例に固有のニーズ（肥満体の患者、癌手術）とに基づき変更可能である。支持構造体のサイズ及び剛性は、粒状／多層物質の密封された体積に真空／圧力を加えることにより、容易に制御可能である。支持構造体は、また、断層撮影装置のボアとすることも可能である。
【００２０】
複数の制御リンケージは、人間の又は動物の体腔内で一又は複数の器具を操作するための複数のケーブルを含んでもよい。器具は、ケーブル又は腱が接続されたプラットフォームを含んでもよく、或いはプラットフォームに支持されてもよい。プラットフォーム又は器具は、複数のケーブル又は腱によって空間内で操作されてもよく、各ケーブル又は腱は、プラットフォーム又は器具をそれぞれの方向に移動させるために使用される。プラットフォーム又は器具ホルダが使用される場合、これにより、複数の異なる手術用及び／又は診断用器具がそれに取付可能又は固定可能になる。
【００２１】
複数のポート、或いは複数のケーブルチャンネルは、身体の解剖学的構造に配置されてもよく、少なくとも一つのケーブル／腱が、外部の作動のために、内側から外側へ各チャンネル／ポートを通過してもよい。
【００２２】
支持構造体は、人間の又は動物の対象者の身体上に配置されるように構成された外部構造体を含んでもよい。
【００２３】
外部構造体は、人間の又は動物の身体に形成されてもよい。
【００２４】
複数のガイドポートは、複数の手術用器具のための作業領域を提供するために決定された複数の位置に配置されてもよい。
【００２５】
複数のガイドポートの位置及び又は向きは、術前及び術中の画像又はシミュレーションにより決定されてもよい。
【００２６】
低摩擦物質が、腱を介した力の伝達を増大させるために、複数のガイドポートにおいて使用されてもよい。
【００２７】
システムは、複数の制御リンケージの少なくとも一つによって器具に伝達される力を測定するように構成された力センサを更に含んでもよく、力は張力であってもよい。
【００２８】
測定された力は、手術用プラットフォーム及び又は複数の器具が他の複数の身体に及ぼす複数の力及び複数のトルクを推定するために使用されてもよい。システムのプロセッサ又は制御ユニットは、この力の情報又は推定値を、様々な方法で使用するように構成されてもよい。推定された器具の力は、器具エンドエフェクタにより加えられるエンドエフェクタ力であってもよく、操作者又は制御システムに力情報を提供するために使用されてもよい。例えば、それらは触覚又は力覚のフィードバックを操作者に提供するために使用されてもよい。力情報は、手術中における追加の安全対策のために使用されてもよい。力情報は、組織の機械的特性を推定するために使用されてもよく、例えば、器具によって接触される組織の機械的特性を推定するために使用されてもよい。力情報は、自律的使用中又は人間の制御による使用中に、適切な接触力を提供するために使用されてもよい。
【００２９】
アクチュエータは、作動力を提供するように構成された電気機械的部品、又は流体的部品、或いは磁気的部品を含んでもよい。作動の少なくとも一部は、手動で実施されてもよい。
【００３０】
器具又はプラットフォームに取り付けられた少なくとも三つの制御リンケージがあってもよい。確かに、制御リンケージが可撓性を有する腱である場合、少なくとも六つあってもよい。
【００３１】
本発明は、体腔内で一又は複数の器具を操作するように構成された複数の剛性を有するリンクと、複数の剛性を有するリンクによって空間内で操作されるように構成され、複数の異なる手術用及び診断用器具を取り付け可能な少なくとも一つのプラットフォームと、対象者の身体に挿入されるように構成された複数のチャンネルであって、該複数のチャンネルのそれぞれを通って複数の剛性を有するリンクのうち一又は複数が案内されて器具プラットフォームに取付可能な複数のチャンネルと、対象者の身体に挿入されるように構成された器具チャンネルであって、該器具チャンネルを介して複数の器具を挿入可能な器具チャンネルと、を含む医療機器を更に提供する。
【００３２】
本発明は、複数の器具を体腔内で操作するための複数の剛性を有するリンク及び複数のケーブルの組合せと、少なくとも一つの剛性を有するリンク及び少なくとも一つのケーブルの組み合わせにより、空間内で操作されるように構成され、複数の異なる手術用及び診断用器具を取付可能な少なくとも一つのプラットフォームと、対象者の身体内に挿入されるように構成された複数のチャンネルであって、該複数のチャンネルのそれぞれを通って少なくとも一つの剛性を有するリンク及び又はケーブルが案内されて器具プラットフォームに取付可能な複数のチャンネルと、を含む医療機器を更に提供する。
【００３３】
本発明は、本発明に係る医療機器を構成する方法であって、複数のプラットフォームケーブルが、内部体腔から外部へと身体を介して挿入され、作動機構に取り付けられることと、少なくとも一つのプラットフォームが、器具挿入チャンネルを介して体腔に挿入されることと、を特徴とする方法を提供する。
【００３４】
この方法は、術前及び術中の情報源を用いて、身体を通る複数のチャンネル位置を決定することを含んでもよい。情報源は、術前及び／又は術中の画像を含んでもよい。
【００３５】
本発明は、それぞれが小さなチャンネルを介して身体内に挿入され、単一のパノプティコン画像、又はパノラマ内視鏡画像を形成するように構成された複数のカメラ又は複数の光ファイバを含む医療システムを更に提供する。
【００３６】
システムからの画像データは、対象者の既存の解剖学的画像上に重畳画像を提供するために使用されてもよい。画像は、仮想環境を介して操作者に提供されてもよい。複数の画像の重畳を利用して、画像から、身体内の解剖学的部分及び／又は器具を人為的に打ち消す、すなわち除去することができる。
【００３７】
複数のカメラ位置は、外部の構造体に固定されていてもよい。カメラ位置は、複数の外部のトラッキング機構を用いて決定されてもよい。トラッキングは、光学トラッキングシステムにより実施されてもよい。トラッキングは、電磁トラッキングシステムを介して実施されてもよい。
【００３８】
撮影データは、スクリーニング及び診断のために使用されてもよい。
【００３９】
撮影装置は、エネルギー放出源と組み合わせてもよく、エネルギー放出源は、治療のために用いられてもよい。エネルギー放出源は、身体の解剖学及び又は病理学の拡張された情報を生成するために用いられてもよい。エネルギー放出源は、光源を含んでもよい。構造化された光は、空間的情報のために使用されてもよい。光は、特定の波長の光を放出するように構成されてもよい。撮影システムは、他の波長の光を集めるように構成されてもよい。複数の追加のマーカーが、画像情報を拡張するために用いられてもよい。エネルギー源は、レーザー源を含んでもよく、レーザー源は、レーザー治療を提供するように構成されてもよい。エネルギー源は、超音波治療のための超音波源を含んでもよい。
【００４０】
本発明のあらゆる観点において、外部の支持構造体は、身体に一時的に取り付けられてもよい。接着剤が、一時的な取り付けに使用されてもよい。取り付けは、解剖学的な吸引、クランプ及び／又は機械的包囲を介して行われてもよい。
【００４１】
外部の支持構造体は、スキャナのボアや他の部分等の医療装置を含んでもよい。外部の支持構造体は、ケーブル又は腱を作動機構に案内するために用いられてもよい。
【００４２】
本発明は、人間の又は動物の身体の外部に配置されるように構成された周辺構造体と、複数のケーブルにより空間内で操作されるように構成され、複数の異なる手術用及び診断用器具を取付可能な少なくとも一つのプラットフォームと、少なくとも一つの器具を受け取るために、対象者の身体に挿入されるように構成された器具挿入チャンネルと、複数のケーブルを作動させるための少なくとも一つのアクチュエータを含む外部システムと、それぞれを介して少なくとも一つのケーブルを内側又は外側から外部作動のために案内可能となるように、対象者の身体内に挿入されるように構成された複数のチャンネルと、を含む医療機器を更に提供する。
【００４３】
自動化の対象となる用途の例としては、ブラキセラピーシード（小線源治療のためのシード線源）の埋め込みや、高度な画像ガイダンス（蛍光発光）又は広視野スキャンと、超音波及び／又は光学生検プローブを用いた組織領域の分類と、による腫瘍の自動除去又は切除がある。このシステムは、生体内の腹腔内／腔内細胞療法や、組織又は全臓器の原位置バイオプリンティング等、高度な精度及び自律性が必要とされる新たな用途にも応用できる可能性があってもよい。
【００４４】
本発明の機器、システム又は方法は、以下に添付の図面を参照して例示的にのみ説明するように、本発明の実施の形態の任意の一又は複数の特徴を、任意の組合せで、更に含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る手術システムの患者への使用時の断面図である。
【図２】図２は、図１のシステムの一部を形成するアクチュエータユニットの断面図である。
【図３】図３は、図１のシステムの一部を形成する制御ユニットの概略図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る手術システムの断面図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態に係る手術システムの断面図である。
【図６】図６は、図１及び図４のシステムの一部を形成する作動ユニットの断面図である。
【図７】図７は、図６の作動ユニットの変形例である作動ユニットの一部の断面図である。
【図８】図８は、図６の作動ユニットの一部を形成するラックアンドピニオン駆動部の概略図である。
【図９】図９は、図８の駆動部の代替であるベルト駆動部の概略図である。
【図１０】図１０は、図８の駆動部の代替であるねじ駆動部の概略図である。
【図１１】図１１は、図８の駆動部の代替である油圧又は空気圧駆動部を示す。
【図１２】図１２は、本発明の更なる実施の形態に係るシステムの作動ユニットの一部を形成するゴフ−スチュワート駆動部を示す。
【図１３】図１３は、本発明の更なる実施の形態に係るシステムの作動ユニットの一部を形成する軟油圧又は空気圧駆動部を示す。
【図１４】図１４は、本発明の更なる実施の形態に係るシステムの一部を形成する経腹膜アームの断面図である。
【図１５】図１５は、図１４の経腹膜アームの関節機構の斜視図である。
【図１６】図１６は、図１４の経腹膜アームの一部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１を参照すると、手術システムは、支持構造体１０と、器具チャンネル１２と、多数のアクチュエータユニット１４と、多数の制御リンケージ１６と、を備える。支持構造体１０は、対象者の一部を配置可能な手術容積をその内部に規定し、対象者が手術容積内にあるとき、患者の身体８の周りの少なくとも途中まで、例えば患者の身体８の上に延びるように構成される。器具チャンネル１２は、内視鏡１３と、一又は複数の他の手術用又は診断用器具１５とを、器具チャンネル１２を介して患者の身体内に挿入可能とする。多数のアクチュエータユニット１４は、支持構造体１０に取り付けられる。多数の制御リンケージ１６は、複数の器具１５及び複数のアクチュエータユニット１４に接続され、アクチュエータユニットを操作して身体内での器具１５の動きを制御可能とする。以下により詳細に記載するように、複数の制御リンケージ１６は、可撓性を有する複数の腱であってもよく、或いは、剛性を有する複数の制御ロッドであってもよい。各アクチュエータユニット１４は、患者の身体内に挿入されるように配置され、制御リンケージ１６の１つが移動可能なポートを形成する。器具１５が剛体で有る場合、制御リンケージ１６は、器具に直接接続可能である。しかし、器具は可撓性を有してもよく、いずれの場合も、システムは、複数の器具１５又は各器具１５を保持するとともに、複数の制御リンケージ１６が接続されるように構成される器具ホルダ１９を更に備えてもよい。器具ホルダ１９は、例えば剛体管であってもよい。
【００４７】
アクチュエータユニット１４は、手術又は診断タスクの遂行に十分な自由度で器具１５を操作するために、十分な数と位置とが必要である。例えば、器具１５又は器具ホルダ１９の各端部（或いは器具１５又は器具ホルダ１８における離れた２つの位置のそれぞれ）に接続される３つの制御リンケージのグループがあってもよい。各グループにおいて、３つの制御リンケージ１６のうち１つの制御リンケージ１６ａは、器具チャンネル１２と器具１５との間に延びる可撓性の腱２０であってもよい。例えば、腱２０は、器具１５から器具チャンネル１２の側部或いは端部の開口を通り、器具チャンネルの内部に沿って、アクチュエータ（不図示）まで延びてもよく、アクチュエータ（不図示）は、支持構造体１０上又は器具チャンネル１２上に支持されてもよい。
【００４８】
図２を参照すると、制御リンケージ１６が可撓性の腱２０である場合、各アクチュエータユニット１４は、腱２０が巻かれたスプール２２と、スプール２２を回転させて腱２０を引っ張るように構成されたモータ２４と、を備えてもよい。各アクチュエータユニット１４は、腱２０が延びる細管２６の形状で複数のガイドポート１８の１つを更に備えてもよい。スプールは、通常、ガイドポート管２６の外側の端部に隣接して取り付けられる。プーリ２８が、スプール２２とガイドポート管２６との間に設けられてもよく、腱２０を、腱の方向を変えるようにプーリ２８の周りを部分的に通過させてもよい。そして、力センサ３０が設けられて、腱２０によりプーリに加えられた力を感知することにより、腱２０を介して器具１５に伝達される力を測定してもよい。この力の感知は、以下でより詳細に記載するように、触覚フィードバックシステムで用いることができる。
【００４９】
図３を参照すると、システムは、インターフェースを提供し、手術中に外科医が複数の手術用器具１５を遠隔制御することを可能とする制御ユニット４０を更に備える。制御ユニット４０は、任意の適切な形態をとってよく、例えば、外科医によって操作されるように構成される一又は複数の入力部材４２を備えてもよい。入力部材４２は、器具１５をシミュレートするように構成されてもよい。例えば、図示される実施の形態では、２つの長尺状の入力部材４２が、それぞれ、複数の器具１５のうち１つの器具１５の一部に対応して設けられている。入力部材４２は、制御ユニット４０に移動可能に取り付けられ、全ての方向に自由に移動可能となっている。また、多数のフィードバックアクチュエータ４４が、入力部材４２に接続され、入力部材４２にフィードバック力を加えるように構成されている。更に、多数の位置センサ４６が設けられ、入力部材４２の位置及び動きを感知するように構成されている。プロセッサ４８は、センサ４６からの信号を受信するように構成され、それにより、入力部材４２の動きを測定するとともに、アクチュエータユニット１４を制御して、それらの動きに応じて器具１５を動かす。プロセッサ４８は、また、アクチュエータユニット１６の力センサ３０に接続され、力センサ３０からの信号を受信するように構成されるとともに、腱２０を介して器具に加えられる力を測定するように構成されるとともに、フィードバックアクチュエータ４４を制御して、器具１５が腱に加える力に対応したフィードバック力を入力部材４２に加えるように構成される。
【００５０】
図１に戻って参照すると、システムは、腹骨盤腔４９における腹腔鏡手術又は検査に使用されてもよく、腹骨盤腔４９は、人工的に膨らませて気腹を形成してもよい。器具チャンネル１２は、腹壁１２の切開部を介して挿入され、複数の器具１５は、それらが可撓性を有するものである場合、器具ホルダ１９を器具に被せた状態で、器具チャンネル１２を介して挿入される。器具チャンネル１２を通って上に延びる複数の腱１６ａが使用される場合、それらは挿入前に複数の器具に接続される。腱或いは剛性を有する制御リンケージ１６が使用されている場合、それらは、複数のガイドポート１８自体を介して、又は複数のガイドポート１８の挿入に先立ち患者に形成される切開部を介して挿入されてもよい。可撓性を有する複数の腱２０が使用される場合、腱が器具に取り付けられた後で除去可能な剛体の針により挿入されてもよい。これに代えて、腱１６は、それらの自由端にループ又は他の取付装置を有する状態で、器具に取付済の器具チャンネルを介して挿入されてもよく、その後で剛体でフックの付いた複数の針を、身体の複数の切開部を介して挿入し、複数の腱の端部を切開部から引き出して、それらを複数のアクチュエータユニットのスプール２２に接続してもよい。また、これに代えて、腱２０は、一端部を器具１５又は器具ホルダ１９に固定されていてもよく、器具１５と共に身体内に挿入され、その後、例えば器具チャンネル１２を介して配置される針を用いて、腹壁又は身体の他の部分を介して各腱の自由端が引き出されてもよい。腱が接続されると、プロセッサ４８がアクチュエータユニット１４を制御して器具を動かし、フィードバックアクチュエータ４６を制御して触覚又は力覚のフィードバックを外科医に提供する間に、外科医は、制御ユニット上で入力４２を動かすことにより、器具１５をガイドすることができる。内視鏡１３は、手術又は検査の間だけでなく、システムのセットアップの補助のためにも使用されてもよい。
【００５１】
記載されたシステムを用いて制御される複数の器具が、多数の形態をとることができることは、理解されるであろう。例えば、身体外部からは画像化のために容易にアクセスできない身体の一部の画像化を手助けするために、複数の器具が、内視鏡１３と共に、複数の生理学的センサ、放射線源及び／又は複数の放射線検出器を含んでもよい。これに代えて、複数の器具は、身体内の組織の作成に使用可能なバイオプリンティングツールを含んでもよい。更なる構成において、各器具は、撮影装置又はカメラを備えてもよい。これにより、個別に或いは協調的に、各撮影装置を動かすこと及び操作することが可能となる。各撮影装置は、撮像データをプロセッサ４８に送信するように構成されてもよい。このとき、プロセッサ４８は、全ての撮影装置からの撮像データを統合して、単一の撮像データセットを形成するように構成されてもよく、画面或いは他のディスプレイを制御して、統合されたデータセットを用いて、例えばパノプティコン画像或いはパノラマ画像のように、対象者の拡張された画像化を提供するように構成されてもよい。
【００５２】
プロセッサ４８は、更に、一又は複数の処置を自律的に実行するように、プログラムされていてもよく、さもなければ構成されていてもよい。
【００５３】
図１の支持フレーム１０は、成型プラスチックや金属フレーム構造体等の多数の形態をとってもよい。しかし、それは通常は剛体であり、したがって、複数のガイドポート１８が患者の身体８の近くに取り付けられることが好ましいことから、非常に異なるサイズの複数の患者に対して使用することは容易ではない。図１に示される要素に対応する要素が、図１での参照番号に１００を足した参照番号で示されている図４を参照すると、第２の実施の形態では、支持構造体１１０は、可撓性を有する状態である場合に患者１０８の周りに取り付けられ、その後、患者の身体の近くに剛性を有する支持構造体を形成するように固化されるように構成された粒状の詰め物構造である。支持構造体は、したがって、粒状物質１５２を収容する可撓性の気密容器又は袋１５０を備える。袋１５０は、図４に示されるように、患者の周りに巻き付けることが可能な粒状物質１５２の平坦な層を含むように、最初は平坦で矩形となるように構成されてもよい。袋がラテックス等の適切な可撓性物質からなる場合、最初は様々な形状であってもよい。袋１５０は、適切なポート１５４を介して袋全体から空気が抜けるようにする一方、粒状物質１５２の過剰な動きを防ぐために、多孔質の仕切り１５３により分割されていてもよい。複数のアクチュエータユニット１１４は、袋１５０の中に固定され、袋１５０内の気圧が低下すると、結果として生じる剛性を有する支持構造体がアクチュエータユニット１１４をそれぞれの固定位置において支持するように、粒状物質１５２によって少なくとも部分的に取り囲まれている。剛性を有する支持構造体が患者の周りに配置されると、システムは、図１の場合と同様に動作する。この構成の変形例では、正或いは負の圧力をかけることにより剛体化可能な粒状物質１５２に代えて、層状物質或いは層状物質と粒状物質との組み合わせである層状詰め物物質が、支持構造体で使用されてもよい。
【００５４】
図５を参照すると、発明の更なる実施の形態では、システムは、ＭＲＩスキャナ等の断層撮影装置のボア２００内で動作するように設計されている。ここでも、図１に示される要素に対応する要素が、図１での参照番号に２００を足した参照番号で示されている。この場合、各ガイドポート２１８は、患者２０８に挿入されて接着パッチ２７０により保持されるように、患者２０８の皮膚上に位置するように配置されたそれぞれの接着パッチ２７０により支持される。パッチは、接着剤ではなく、縫合や吸盤等の他の方法で身体に固定されてもよい。複数の腱２２０に力を加える複数のモータは、遠隔配置され、図５には示されていないが、複数のプーリ２２２は、ＭＲＩスキャナのボア２００の周りにそれぞれ取り付けられる。したがって、各腱２２０は、器具２１５から対応するガイドポート２１８を通って患者の外へと延び、そして、プーリ２２２に向けて外側に延びる。プーリ２２２から、各腱は、スキャナボア２００の内部に沿って、例えば、スキャナボア２００の一端に遠隔配置されたスプール及びモータユニットへ延びる。ＭＲＩスキャナボア内に位置することとなるシステムの構成要素は全て、完全にＭＲＩに適合するように、プラスチック或いは他の非磁性材料から作成されることができる。
【００５５】
図５の実施の形態の変形例において、ＭＲＩスキャナを使用して複数の制御リンケージを支持するのではなく、各接着パッチ２７０が、作動ユニットを支持する個別の支持構造体を備えてもよく、作動ユニットは、図１の構成に対応してもよい。したがって、複数のアクチュエータユニットを支持する複数の支持構造体は、対象者の身体に直接取り付けられ、支持される。これは、包囲する支持構造体を対象者の周囲に設置する必要がないという利点を有する。しかし、支持構造体が空間内でしっかりと固定されておらず、例えば対象者が呼吸をした場合に動いてしまうかもしれないという不都合が有る。この埋め合わせをするために、動きを動作センサにより感知してプロセッサに信号を送るように構成し、続いてプロセッサが複数のアクチュエータユニットを制御して、複数の制御リンケージをアクチュエータユニットに対して相対移動させることにより、身体上での支持構造体の動きをリアルタイムで埋め合わせするように構成してもよい。動作センサは、腹腔鏡（図５には示されていないが図１の１３が対応する）であってもよい。これに代えて、内部又は外部の、光学的又は電磁的な、トラッキング又は撮影システムを備えてもよく、或いは、医療器具に取り付けられ又は医療器具を形成する、一又は複数の撮影装置を備えてもよい。
【００５６】
図２に戻って参照すると、図１のシステムにおいて、複数のガイドポート１８は、複数の器具１５が患者の内部で動く際に、複数の腱２０がガイドポート１８の内側の端部から器具１５へ延びる方向に整列した状態を保つために回転するように構成されている。これは、可撓性を有する腱２０が制御リンケージとして使用される場合は好ましいかもしれないが、この場合、比較的短いガイドポート１８が制御リンケージとして使用される場合には、必須ではないかもしれない。しかしながら、剛性を有するガイドロッドが使用される場合には、ガイドポート１８のこのような回転又は枢動は必須である。ガイドポートがアクチュエータユニット内で枢動するように構成されている場合、患者の身体８へのダメージを最小限にするためには、それらがアクチュエータユニット１４内で支持されている間、身体８内にちょうど位置する運動中心について回転するように、各ガイドポート１８は遠隔運動中心機構に支持されていることが望ましい。例えば、システムが腹部において使用される場合、複数のガイドポート１８の運動中心は、腹壁内に位置してもよい。つまり、複数のガイドポート１８は、複数の器具１５が腹部内で動くにつれて、それぞれがその運動中心について枢動することとなる。
【００５７】
図６を参照すると、複数のアクチュエータユニット１４は、それぞれ、例えば、支持構造体１０に取り付けられ、曲率中心３０２について湾曲する部分球面上の外表面３０１を有するガイド取付部３００を備えてもよい。ガイド取付部３００は、中空であり、制御リンケージ１６が通って延びることが可能な大きな開口を有している。アクチュエータを収納するアクチュエータハウジング３０４が、機構の運動中心を形成する曲率中心３０２について動きながら取付部３００上を摺動するように、ガイド取付部３００の湾曲した外面に取り付けられてもよい。運動中心３０２は、支持構造体からは離れた点に位置し、使用時には腹壁内となり得る。制御リンケージ１６は、アクチュエータハウジング３０４からガイド取付部３００を通って延びてもよい。複数の器具１５が腹腔内で動かされる手術において、アクチュエータハウジング３０４は、運動中心３０２について回転する。この構成では、制御リンケージとして、可撓性を有する腱又は剛性を有する制御ロッドを使用可能である。
【００５８】
取付部３００は、支持構造体３１０に固定されてもよく、或いは、支持構造体３１０に移動可能に、例えば支持構造体に対して並進可能となるように、トラック又はガイドに取り付けられてもよい。これにより、複数のポート３１８の位置を支持構造体３１０に対して調整可能となり、したがって、対象者３０８に対しても調整可能となる。
【００５９】
図７を参照すると、取付部３００には、一又は複数の圧力室３００ａが形成されていてもよい。圧力室３００ａの外面３０１には、アクチュエータハウジング３１４と取付部３００との間の間隙３００ｃへ、圧力室３００ａから空気を逃がすことを可能とする複数の開口３００ｂが規定される。これにより、圧搾空気が圧力室３００ａに注入された後、開口３００ｂを介して間隙３００ｃに逃がされるため、アクチュエータハウジング３１４と取付部３００との間に低摩擦の界面を提供することができる。
【００６０】
図８を参照すると、各アクチュエータユニットは、制御リンケージ１６に接続される歯付きラック４００と、ラックを把持し、モータ４０６の力によりラックを患者の身体外に移動させるように構成された歯付きピニオンホイール４０２及びガイドホイール４０４と、を有するラックアンドピニオン式のアクチュエータを、アクチュエータハウジング３０４内に備えてもよい。このタイプのアクチュエータは、剛性或いは可撓性を有する制御リンケージ４１６と共に使用することができる。図８には力の感知については示されていないが、これは、例えば、制御リンケージ１６をラック４００に接続するロードセルにより、或いは、モータ４０６のトルクを感知することにより、提供することができる。
【００６１】
図９を参照すると、各アクチュエータユニットは、リニアレール５０６に沿って走行し、制御リンケージ１６内の力を感知するためのロードセルを組み込むリニアガイド５０４に、制御リンケージ１６の端部が接続されるベルト駆動部を、代替の駆動機構として、アクチュエータハウジング３０４内に備えてもよい。リニアガイド５０４は、モータ５１０により駆動される駆動ベルト５０８に接続されている。したがって、モータ５１０は、レール５０６に沿ってリニアガイド５０４を移動させることにより、制御リンケージ１６を動かすように作動させることができる。
【００６２】
図１０を参照すると、各アクチュエータユニットは、複数の駆動ロッド６０６の回転により制御リンケージ６１６がそれらに沿って移動するように、リニアガイド６０４が２本のねじ式駆動ロッド６０６に取り付けられ、制御リンケージ１６の端部がロードセル６０２を介してリニアガイド６０４に接続するねじ駆動機構を、代替の駆動機構として、アクチュエータハウジング３０４内に備えてもよい。１本目の駆動ロッド６０６は、クラウンアンドピニオン駆動部６１０を介してモータ６０８から駆動され、２本目の駆動ロッド６０６は、１組のギア６１２により１本目の駆動ロッド６０６から駆動される。この構成の変形例では、１本の駆動ロッド６０６のみが使用され、したがって複数のギア６１２は省略される。
【００６３】
図１１を参照すると、各アクチュエータユニットは、制御リンケージ１６の端部がロードセル７０２を介してピストン７０４に接続されるとともに、ピストン７０４が、ピストン７０４の両側の圧力室７０８への加圧流体の供給に応じてシリンダー７０６内で移動可能である流体駆動機構を、代替の駆動機構として、アクチュエータハウジング３０４内に備えてもよい。流体は、油圧油でもよく、アクチュエータが空気圧で作動する場合には、空気や他の気体でもよい。
【００６４】
図１２を参照すると、各アクチュエータユニットは、多数のリニアアクチュエータ８０２、例えば図示されるように６つのリニアアクチュエータ８０２により支持構造体１０に接続される駆動プラットフォーム８００を、代替の構成として備えてもよい。各リニアアクチュエータ８０２は、一端が支持構造体に回転可能に接続され、他端が駆動プラットフォーム８００に回転可能に接続される。複数のリニアアクチュエータは、それらが異なる方向に力を付与可能なように、非平行な構成で配置されている。この配置により、駆動プラットフォーム８００を任意の方向に移動させることが可能となり、任意の方向に回転させることが可能となり、６つの自由度を与えることが可能となることが理解されるであろう。剛性を有する制御リンケージ１６（或いは、可撓性を有する制御リンケージが使用される場合は、剛体管状ガイドポート）は、使用時に患者の身体内に延びるように、駆動プラットフォーム８００に剛性的に接続されている。複数のリニアアクチュエータ８０２は、駆動プラットフォーム、ひいては駆動部材（或いは管状ガイドポート）を運動中心８０６について回転させるように制御されることが可能であるとともに、運動中心８０６を通ってその長さに沿って動くように駆動部材を移動させるように制御されることが可能である。制御リンケージ１６の荷重を感知するためのセンサを、制御リンケージ１６と駆動プラットフォーム８００との間のロードセルの形態で、或いは各アクチュエータ８０２の力を感知することによって、提供可能であることは理解されるであろう。
【００６５】
図１３を参照すると、各アクチュエータユニットは、更なる代替の構成として、図１２のものと同様の駆動プラットフォームを備えてもよい。ここで駆動プラットフォームは、ガイドポート又は制御リンケージ１６の軸の周りに配置された多数の空気注入室９００によって、支持構造体に接続されている。各空気注入室は、圧力源に接続された吸気／排気ポートを有し、必要に応じて膨張又は収縮が可能である。異なる空気注入室９００の協調した膨張及び収縮を、駆動プラットフォームの動き、ひいてはガイドポート或いは制御リンケージの動きの制御に使用することができる。この動きは、遠隔運動中心９０６についての動きであり、遠隔運動中心９０６は、患者内、例えば腹壁内に再び位置させることができる。
【００６６】
図１４を参照すると、器具チャンネルは、関節アーム１０１２を備えていてもよく、関節アーム１０１２は、経腹膜アームと称されてもよい。アーム１０１２は、メイン部１０４０とエンド部１０４２とを備えていてもよく、上ハンドル１０４３ａ及び後ハンドル１０４３ｂがメイン部１０４０に接続して、操作可能となっていてもよい。エンド部１０４２は、枢動ピン１０４６或いは他の適切なヒンジ機構によって、メイン部１０４０の遠位端１０４４に枢動可能に接続されてもよい。内視鏡１０１３は、メイン部１０４０に摺動可能に取り付けられてもよく、例えば、内視鏡１０１３が摺動可能に構成されたメイン部１０４０に、内視鏡トラック１０４８が形成されていてもよい。内視鏡トラック１０４８の一部は、また、エンド部１０４２がメイン部１０４０に平行に整列するように枢動された場合に、内視鏡１０１３が関節アーム１０１２の実質的に全長に沿って摺動することが可能なように、エンド部１０４２に形成されていてもよい。アーム１０１２の関節は、関節リンケージによって制御されてもよく、関節リンケージは、プッシュロッド１０５０及び関節リンク１０５２を備えてもよい。プッシュロッド１０５０は、メイン部１０４０の長さに沿って摺動可能でもよく、関節リンク１０５２は、プッシュロッド１０５０に、例えばその遠位端１０５４において、枢動可能に接続されてもよく、ヒンジ機構１０４６の枢動軸から離れた点１０５６において、エンド部１０４２に枢動可能に接続されてもよい。
【００６７】
図１５を参照すると、関節リンケージ１０５０、１０５２は、例えばギヤシャフト１０６２と、ケーブル駆動ホイール１０６６に接続される複数のマイタギヤ１０６５によってギヤシャフトに接続される駆動シャフト１０６４とを介して、作動モータ１０６０によって駆動されてもよい。ここで、ケーブル駆動ホイール１０６６は、プッシュロッド１０５０に順番に接続されるケーブル１０６７を駆動してもよい。ケーブルテンショナー１０６９は、プッシュロッド１０５０の正確な制御を確実にするために、ケーブル１０６７にテンションを与えるべく設けられる。作動モータ１０６０は、したがって、アーム１０１２のメイン部１０４０に沿ってプッシュロッド１０５０を駆動するように作動されることが可能であり、それにより、メイン部１０４０と平行に整列した整列位置と、図１４及び図１５に示されるようにメイン部１０４０に対して斜めになった傾斜位置と、の間の関節角度の範囲で、アームのエンド部１０４２を動かすことができる。
【００６８】
図１４に戻って参照すると、医療器具の制御のための少なくとも１本、通常は数本の腱又はケーブルが、図１の配置と同様に、経腹膜アーム１０１２に沿って延びていてもよい。図１４の実施の形態では、４本のケーブルＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２が、アーム１０１２に沿って延びている。各ケーブルに対し、アームに沿ったケーブルのルートを規定するケーブルルーティング１０７０がアーム上に設けられ、ルーティングエンドガイド１０７２で終了する。ルーティングエンドガイド１０７２は、ケーブルルーティングの端を形成し、ケーブルがアーム１０１２から離れて医療器具機器に向けて延びる点を規定する。成型されたＰＴＦＥガイド部品１０７４であってもよい単一の構成要素が、全てのケーブルＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２に対して、ルーティングエンドガイドを形成してもよい。例えば、ＰＴＦＥガイド部品１０７４は、アームのエンド部１０４２に沿って延びてもよく、アーム１０１２のエンド部１０４２の近位端にルートを導かれる一又は複数のケーブルＬ１、Ｒ１に対する近位端に近いガイド面１０７６と、エンド部１０４２の遠位端にルートを導かれる一又は複数のケーブルＬ２、Ｒ２に対するガイド面１０８０と、を包含してもよい。残りのルーティング１０７０は、複数のケーブルが周りを通過する一又は複数のプーリ１０８２を含んでもよく、ケーブルＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２のそれぞれについて、ロードセルプーリ１０８４及びケーブルプーリ１０８６で終了するように構成してもよい。各ケーブルスプール１０８６は、スプールを駆動することにより、それぞれのケーブルを引っ張ることを可能とし、或いはスプール１０８６から引っ張られるようにそれぞれのケーブルを解放可能とするように構成された駆動モータ１０８８を有してもよい。スプール１０８６の駆動モータ１０８８は、図１を参照して上記したように、コントローラにより制御されて医療器具の位置を制御してもよい。
【００６９】
図１６を参照すると、経腹膜アーム１０１２は、支持構造体に取り付けられてもよい臍帯ポート１０９０を通って摺動するように構成され、経腹膜アーム１０１２を患者の身体内に出し入れ可能なように、患者の身体内まで延びるように構成されてもよい。臍帯ポート１０９０は、また、一又は複数の更なるケーブルＲ３、Ｌ３についてのルーティングを形成してもよく、これらの更なるケーブルＲ３、Ｌ３についてのルーティングエンドガイドを、例えば小穴１０９２の形状で形成してもよい。これらの更なるケーブルＲ３、Ｌ３についてのルーティングは、臍帯ポート１０９０に取り付けられた一又は複数のプーリ１０９４を更に含んでもよい。ケーブル制御プラットフォーム１０９６が臍帯ポート１０９０に接続されて、更なるケーブルＲ３、Ｌ３のそれぞれのためのケーブルスプール１０９８及びロードセルプーリ１１００を支持してもよい。ケーブル制御プラットフォームは、臍帯ポート１０９０及びケーブル制御プラットフォームが、ケーブルＲ３、Ｌ３の動作に影響を与えることなく、互いに相対回転可能となるように、枢動軸１１０２が臍帯ポート１０９０上の複数のプーリ１０９４と整列した状態で、臍帯ポート１０９０に枢動可能に接続してもよい。
手術では、経腹膜アーム１０１２は、アームのエンド部１０４２の遠位端まで内視鏡１０１３を前進させた状態で、直線状の構成で患者の身体内に挿入されてもよい。アームが挿入されると、内視鏡１０１３は、図１４に示される位置まで部分的に引き出されてもよく、その後、エンド部１０４２が必要な角度まで関節運動してもよい。各ケーブルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のためのルーティングエンドガイドの相対位置は、臍帯ポート１０９０を介して経腹膜アーム１０１２を移動させ、アーム１０１２の関節の角度を調整することにより、必要に応じて変更可能である。ケーブルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、医療器具が挿入される前に医療器具に取り付けられ、図１から図１３を参照して上記したように、支持構造体に支持されるポートを介して延びる更なるケーブルが、６つの自由度全てにおいて器具の完全な制御を提供するように、器具に接続されてもよい。
【００７０】
経腹膜アーム１０１２に沿って離れた異なる位置に複数の制御ケーブルのための複数のルーティングエンドガイドを有することにより、特に経腹膜アーム１０１２の関節との組み合わせにおいて、制御ケーブルの構成に多数のオプションが使用可能となることと、経腹膜アーム１０１２の構造とケーブルルーティングエンドガイドの数及び位置とが、医療器具の性質と実行される処置とに応じて、様々に変更可能であることとは、理解されるであろう。
【００７１】
本発明の実施の形態は、以下のような多くの利点を有することができる。
・高度な器具の器用さ及び力の発揮能力。既存のロボット支援手術（ＲＡＳ）システムと比較すると、本発明のいくつかの実施の形態の並列作動方法は、証明された器用さと高度な力の発揮能力とで、既存のシステムを凌駕している。それらはまた、直感的且つ直接的な器具の制御（６つの自由度）、複雑な埋め合わせなし（支点なし）での外科医の動きのリアルタイムの模倣を可能にする。これらの高度な力の発揮能力により、腹腔鏡手術では部分的にのみ可能であり、現在の蛇のような手術ロボットには不可能である開腹手術での全臓器の保持／引き戻しを復活させる可能性がある。
・高い精度及び高い力感度。マイクロポートが、システムアクチュエータと器具との間の直接接続を可能にすることにより、摩擦の低減及び位置及び力の検出精度の向上が可能となる。
・触覚に基づくフィードバック。高い力感度が、外科医への触覚に基づくフィードバックを可能にし、外科医の状況認識を高めるとともに、学習曲線及び処置時間を短縮する。現在市販されているＲＡＳシステムの多くが、触覚に基づくフィードバックを欠いており、低解像度でのみ提供可能である。
・安全な自律運動。高い精度及び高い力感度が、安全な自律運動の組み込みを可能にする。安全な自律運動は、人間のオペレータによって実行することが不可能或いはかなり煩雑な処置を実行する場合に、必要不可欠である。自動化の対象となる用途の例としては、ブラキセラピーシード（小線源治療のためのシード線源）の埋め込みや、高度な画像ガイダンス（蛍光発光）又は広視野スキャンと、超音波及び光学生検プローブを用いた組織領域の分類と、による腫瘍の自動除去又は切除がある。このシステムは、生体内の腹腔内／腔内細胞療法や、組織又は全臓器の原位置バイオプリンティング等、高度な精度及び自律性が必要とされる新たな用途にも応用できる可能性が有る。
・超低侵襲性（傷痕のない）手術。針サイズのマイクロポートの使用により、侵襲性を低減可能となり、それにより、患者の外傷を低減可能となるとともに、目に見える傷痕の形成を防止可能となる。内視鏡及び可撓性を有する器具を、一つの小さな切開部から挿入してもよい。傷跡の形成は、自然な解剖学的開口部又は臍孔（へそ）を用いることにより隠すことができる。
・開腹手術への迅速な変更。外部の支持構造体により、早急な配置及び除去が可能である。これは、セットアップ時間の短縮、手術時間の短縮及び必要であれば開腹手術への緊急変更のために、必要不可欠である。
・移動式の軍事／緊急手術での設置面積の削減。戦場で負傷した兵士に対する遠隔手術を実施可能である。支持構造体は、高機能な戦場からの救出担架に組み込むことが可能である。負傷した兵士が救出されている間（地上又は空中の救急車の中で）、遠く離れた外科医によって、迅速な試験開腹及び腹腔血管のクランプを実施することができる。
・広範囲な外科的用途に対応するための作業領域のカスタマイズ可能性。外部の支持構造体が、ポート配置のモジュール性を可能にするために再構成可能であってもよい。これにより、システムが、胸部、腹部、骨盤の手術、或いは任意のサイズの自然又は仮想の任意の空洞（例えば眼、膝関節鏡）における様々な処置のいずれにも変更可能であり、患者固有の要求に対処するように変更可能であるため、有利な場合が有る。また、撮像素子（例えば、超音波、近赤外分光法）の構造に組み込むことにより、断層撮影装置にもなることが可能であり、したがって、画像誘導手術が可能になる。
・ＭＲＩ適合性／ＭＲＩとの統合による手術用ポッドの形成。支持構造体は、上記したように、（任意の）ＭＲＩスキャナ或いは他の断層撮影装置のボアであってもよい。現在の手術用ロボットシステムは、いくつかの固体の金属製リンクを用いて作動力を手術用器具に伝達する。しかしながら、ほとんどの金属製の物体は、ＭＲＩスキャナに適合せず、画像に不自然な結果をもたらすことに始まり、危険な加熱や激しい位置ずれにまで及ぶ問題を引き起こす可能性が有る。本発明の実施の形態は、金属の部品を必要としない。例えば、ポリマーのケーブルが作動に使用されてもよく、これらのケーブルを一（又は複数）のプーリを介してＭＲＩスキャナボアから作動ユニットまで導くことにより、容易にＭＲＩ適合性を得ることができる。ＭＲＩ機構は、本発明のシステムをビルトイン機能として組み込むことが可能であり、直接的なＭＲＩガイダンスの下において、任意の診断用ＭＲＩの外科的治療への効率的な変換を可能とする。例えば、腎臓／肝臓／前立腺の腫瘍がスクリーニングＭＲＩにより検出可能である。本発明に係るシステムが組み込まれたＭＲＩは、生体検査の実施或いは即時の腫瘍の外科的全摘出を可能にする。
・高い費用対効果及び設置面積の削減。低コスト且つ市販のハードウェアが、現在のシステムに対して、競争力の有る価格の優位性を示すであろう。手術室における設置面積の削減は、迅速なセットアップ及び手術スケージュールの最適化を可能とする。これらの利点はともに、管理者及び医療提供者が手術用ロボットシステムを購入する際の敷居を低くする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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