(57)【要約】  関節運動するシャフトを有する医療装置のための制御ユニットが提供される。制御ユニットは、医療装置に接続可能なハウジングに不動に取り付けられるインタフェースと、ハウジングの回転角度をシャフトの関節運動領域の異なる回転角度に変換するための感知ユニットと、を含む。
2021519629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節運動するシャフトを有する医療装置のための制御ユニットであって、
（ａ）ユーザの手によって係合可能であり、前記制御ユニットのハウジングに不動に取り付けられるインタフェースであって、前記ハウジングは前記医療装置に取り付け可能である、インタフェースと、
（ｂ）前記ハウジングの回転角度を前記シャフトの関節運動領域の異なる回転角度に変換するための感知ユニットと、
を備える、制御ユニット。
【請求項２】
前記ハウジングの前記回転角度は、前記シャフトの前記関節運動領域の前記異なる回転角度に拡大または縮小される、
請求項１に記載の制御ユニット。
【請求項３】
前記インタフェースは、前記手のパームを介して操作可能なパームインタフェースである、
請求項１に記載の制御ユニット。
【請求項４】
前記ハウジングに枢動可能に取り付けられ、前記手の１つまたは複数の指によって係合可能であるフィンガインタフェースをさらに備える、
請求項１に記載の制御ユニット。
【請求項５】
パームインタフェースに枢動可能に取り付けられ、パームが前記パームインタフェースと係合したときに手の背面（甲）に拘束力を加えるように弾性変形することができる要素を有する拘束具をさらに備える、
請求項２に記載の制御ユニット。
【請求項６】
前記ハウジング内に駆動ユニットをさらに備える、
請求項１に記載の制御ユニット。
【請求項７】
前記フィンガインタフェースは、親指および人差し指を介して同時に操作可能なレバーを含む、
請求項４に記載の制御ユニット。
【請求項８】
フィンガインタフェースは、前記医療装置の前記シャフトの関節運動を操作し、前記医療装置のエフェクタ端部を操作するように構成される、
請求項１に記載の制御ユニット。
【請求項９】
前記駆動ユニットは、前記医療装置の前記シャフトを制御するための少なくとも１つのモータを含む、
請求項６に記載の制御ユニット。
【請求項１０】
前記感知ユニットは慣性測定ユニットを含む、
請求項９に記載の制御ユニット。
【請求項１１】
前記慣性測定ユニットからの信号は、前記少なくとも１つのモータを動作させて前記シャフトを回転させる、
請求項１０に記載の制御ユニット。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのモータは、偏向位置にあるときにのみ前記関節運動領域を回転させる、
請求項１１に記載の制御ユニット。
【請求項１３】
関節運動可能なシャフトを有する最小侵襲性医療装置に取り付けられた、
請求項１に記載の制御ユニットを備えるシステム。
【請求項１４】
医療装置のための制御ユニットであって、
（ａ）シャフトの操作可能な関節運動を介して前記医療装置のシャフトに取り付けられたエフェクタ端部の位置および機能を制御するためのインタフェースと、
（ｂ）前記医療装置の前記制御ユニットおよび前記エフェクタ端部の位置を測定し、前記制御ユニットが組織に対して操作されるときに、前記組織に対する前記エフェクタ端部の配向を維持するための感知ユニットと、
を備える、医療装置のための制御ユニット。
【請求項１５】
前記インタフェースは、ユーザのパームおよび指によって係合可能である、
請求項１４に記載の制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願のセクション
本出願は、２０１８年３月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／６４９，６３４号の優先権の利益を主張するものであり、その内容は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、最小侵襲性外科用ツールのような医療装置のための制御ユニット、およびその使用方法に関する。本発明の実施形態は、ハウジングと、ハウジングの回転角度をハウジングに取り付けられた操作可能な装置シャフトの関節運動領域の異なる回転角度に変換させるための感知ユニットとを含む制御ユニットに関する。
【０００３】
最小侵襲性処置は、組織壁の小径アクセス部位を通して、または自然オリフィスを通して行われる。このような処置は、組織および器官に対する外傷を最小限に抑え、患者の回復期間を大幅に短縮する。
【０００４】
組織アクセス部位を通して行われる内視鏡処置（例えば、腹腔鏡処置）では、小さな切開が組織壁に行われ、トロカールと呼ばれる小さなカニューレが切開を通して挿入される。トロカールは組織の切断、縫合、および除去を行うために、様々な外科用ツール（腹腔鏡）が挿入され得る通路を画定する。
【０００５】
自然開口部から行う内視鏡処置では、口、尿道、肛門などから内視鏡を挿入し、消化管、膣腔または膀胱内の組織位置まで誘導して診断または外科的処置を行う。内視鏡処置はまた、自然口腔内視鏡手術（Ｎａｔｕｒａｌ  Ｏｒｉｆｉｃｅ  Ｔｒａｎｓｌｕｍｉｎａｌ  ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ  Ｓｕｒｇｅｒｙ）（ＮＯＴＥＳ）を含み、該手術において、内視鏡ツールは自然開口部を通過し、次いで、胃、膣、膀胱または結腸における内部切開を通過し、したがって、任意の外部切開または瘢痕を回避する。
【０００６】
最小侵襲性手術ツールは、ユーザの手／腕の動きを手術ツールの動きおよび作動（まとめて「動作」）に変換する体外ユーザ制御ユニットを使用して体内で案内される。このように、制御ユニットは、ユーザが体外から体内の外科用ツールの動作を制御することを可能にする。多くのタイプのツールは、把持器およびシザー状ツールおよびカメラから複雑なロボットシステムまで、このようにして制御することができる。
【０００７】
多数のタイプの手術ツールコントローラが当技術分野で知られており、例えば、特許文献１〜７，１５〜１８を参照されたい。
【０００８】
ダヴィンチ（Ｄａ  Ｖｉｎｃｉ）、トランスエンテリックス（ＴｒａｎｓＥｎｔｅｒｉｘ）、およびタイタンシステムズ（Ｔｉｔａｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ）などの市販のロボットツールコントローラは、大きくて重く、外科医を患者ベッドから離れたコンソールに座らせる。このようなコントローラは、手／フィンガレバーまたはハンドル、ならびにフットペダルを介して操作され、ロボット手術ツールを円滑に操作するために高度な調整を必要とする。
【０００９】
したがって、外科医が広範囲の装置およびエフェクタ−端部の動きを通して正確な制御およびスケーリングを可能にしながら、片手を使用して体内で外科用ツールを直感的かつ容易に操作することを可能にする制御ユニットが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第７９９６１１０号明細書
【特許文献２】米国特許第７９６３９１３号明細書
【特許文献３】米国特許第８５２１３３１号明細書
【特許文献４】米国特許第８３９８５４１号明細書
【特許文献５】米国特許第８９３９８９１号明細書
【特許文献６】米国特許第９０５０１２０号明細書
【特許文献７】米国特許第８３３２０７２号明細書
【特許文献８】米国特許第２４９８６９２号明細書
【特許文献９】米国特許第４７５３２２３号明細書
【特許文献１０】米国特許第６１２６６４９号明細書
【特許文献１１】米国特許第５８７３８４２号明細書
【特許文献１２】米国特許第７４８１７９３号明細書
【特許文献１３】米国特許第６８１７９７４号明細書
【特許文献１４】米国特許第７６８２３０７号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第２０１０／０１７０５１９号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第２００９／００３６９０１号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２０１４／０２２２０２３号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２０１４／０２２８６３１号明細書
【特許文献１９】米国特許出願公開第２００９／０２５９１４１号明細書
【発明の概要】
【００１１】
本発明の一態様によれば、関節運動するシャフトを有する医療装置のための制御ユニットが提供され、制御ユニットは（ａ）ユーザの手によって係合可能であり、制御ユニットのハウジングに不動に取り付けられるインタフェースであって、ハウジングは医療装置に取り付け可能である、インタフェースと、（ｂ）ハウジングの回転角度をシャフトの関節運動領域の異なる回転角度に変換するための感知ユニットと、を備える。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、ハウジングの回転角度は、シャフトの関節運動領域の異なる回転角度に拡大または縮小される。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、インタフェースは、パームを介して操作可能なパームインタフェースである。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、制御ユニットは、ハウジングに枢動可能に取り付けられ、手の１つまたは複数の指によって係合可能であるフィンガインタフェースをさらに備える。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、制御ユニットは、パームインタフェースに枢動可能に取り付けられ、パームがパームインタフェースと係合したときに手の背面に拘束力を加えるように弾性変形することができる要素を有する拘束具をさらに備える。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、制御ユニットは、ハウジング内に駆動ユニットをさらに備える。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、フィンガインタフェースは、親指および人差し指を介して同時に操作可能なレバーを含む。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、フィンガインタフェースは、医療装置のシャフトの関節を操作し、医療装置のエフェクタ端部を操作するように構成される。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、駆動ユニットは、医療装置のシャフトを制御するための少なくとも１つのモータを含む。
【００２０】
本発明の一実施形態によれば、感知ユニットは、慣性測定ユニットを含む。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、慣性測定ユニットからの信号は、少なくとも１つのモータを動作させてシャフトを回転させる。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのモータは、偏向位置にあるときにのみ関節領域を回転させる。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、関節運動可能なシャフトを有する最小侵襲性医療装置に取り付けられた制御ユニットを備えるシステムが提供される。
【００２４】
本発明のさらに別の態様によれば、医療装置のための制御ユニットが提供され、制御ユニットは（ａ）シャフトの操作可能な関節を介して医療装置のシャフトに取り付けられたエフェクタ端部の位置および機能を制御するためのインタフェースと、（ｂ）医療装置の制御ユニットおよびエフェクタ端部の位置を測定し、制御ユニットが組織に対して操作されるときに、組織に対するエフェクタ端部の配向を維持するための感知ユニットと、を備える。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、インタフェースは、ユーザのパームおよび指によって係合可能である。
【００２６】
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および／または科学用語は、本発明が関係する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似または同等の方法および材料を、本発明の実施形態の実施または試験において使用することができるが、例示的な方法および／または材料を以下に記載する。矛盾する場合には、定義を含む特許明細書が優先する。さらに、材料、方法、および実施例は、例示にすぎず、必ずしも限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明は、添付の図面を参照して、単に例として本明細書に記載される。ここで図面を詳細に明確に参照すると、示される詳細は、例として、および本発明の実施形態の例示的な議論の目的のためたけであり、本発明の原理および概念的態様の最も有用で容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示されることが強調される。この点に関して、本発明の基本的な理解のために必要である以上に詳細に本発明の構造的詳細を示す試みはなされておらず、図面を参照した説明は、本発明の実施形態がどのように実施され得るかを当業者に明らかにする。
【図１Ａ】腹腔鏡に取り付けられた本発明の制御ユニットの一実施形態を示す。
【図１Ｂ】本発明の制御ユニットのピッチ、ロールおよびヨー軸を示す。
【図１Ｃ】本発明の座標系を示す。
【図１Ｄ】本発明の座標系間の関係を示す。
【図１Ｅ】本発明のシャフトの関節の座標系を示す。
【図１Ｆ】本発明のシャフトの関節の座標系を示す。
【図１Ｇ】関節の座標系と本発明の制御ユニットとの間の関係を示す。
【図２Ａ】制御ユニットインタフェースに対する外科医の手の位置決めを示す。
【図２Ｂ】制御ユニットインタフェースに対する外科医の手の位置決めを示す。
【図３】モータの付いた腹腔鏡ツールおよび取り付けられた制御ユニットの一実施形態の全体図である。
【図４Ａ】本発明の制御ユニットの一実施形態のパームおよびフィンガインタフェースの移動を示す。
【図４Ｂ】取り付けられた外科用装置の関節運動可能領域およびエフェクタ端部における対応する移動を示す。
【図５Ａ】本発明のインタフェースをより詳細に示す。
【図５Ｂ】本発明の制御ユニットの一実施形態のインタフェースの制御位置を示す。
【図５Ｃ】本発明の制御ユニットの一実施形態のインタフェースの制御位置を示す。
【図５Ｄ】本発明の制御ユニットの一実施形態のインタフェースの制御位置を示す。
【図５Ｅ】本発明の制御ユニットの一実施形態のインタフェースの制御位置を示す。
【図５Ｆ】本発明の制御ユニットの一実施形態のインタフェースの制御位置を示す。
【図５Ｇ】本発明の制御ユニットの一実施形態のインタフェースの制御位置を示す。
【図６Ａ】本発明の制御ユニットの一実施形態のフィンガインタフェースの一実施形態を示す。
【図６Ｂ】本発明の制御ユニットの一実施形態のフィンガインタフェースの一実施形態を示す。
【図６Ｃ−６Ｄ】本発明の制御ユニットの一実施形態のフィンガインタフェースの一実施形態を示す。
【図７Ａ】本発明の制御ユニットの一実施形態のパームインタフェースの一実施形態を示す。
【図７Ｂ】本発明の制御ユニットの一実施形態のパームインタフェースの一実施形態を示す。
【図７Ｃ】本発明の制御ユニットの一実施形態のパームインタフェースの一実施形態を示す。
【図８Ａ】本発明の制御ユニットの一実施形態の指およびパームインタフェースセンサの機械的構造および構成要素を示す。
【図８Ｂ】本発明の制御ユニットの一実施形態の指およびパームインタフェースセンサの機械的構造および構成要素を示す。
【図８Ｃ】本発明の制御ユニットの一実施形態の指およびパームインタフェースセンサの機械的構造および構成要素を示す。
【図８Ｄ】本発明の制御ユニットの一実施形態の指およびパームインタフェースセンサの機械的構造および構成要素を示す。
【図８Ｅ】本発明の制御ユニットの一実施形態の指およびパームインタフェースセンサの機械的構造および構成要素を示す。
【図８Ｆ】本発明の制御ユニットの一実施形態の指およびパームインタフェースセンサの機械的構造および構成要素を示す。
【図９Ａ】本発明の制御ユニットの一実施形態のいくつかの動作モードを示す。
【図９Ｂ】本発明の制御ユニットの一実施形態のいくつかの動作モードを示す。
【図９Ｃ】本発明の制御ユニットの一実施形態のいくつかの動作モードを示す。
【図９Ｄ】本発明の制御ユニットの一実施形態のいくつかの動作モードを示す。
【図１０】ユーザインタフェースからの信号が本発明の制御ユニットの一実施形態に取り付けられた腹腔鏡ツールの動作にどのように変換されるかを示すフローチャート図である。
【図１１】慣性測定ユニット（ＩＭＵ）センサからの信号が姿勢方位基準システム（ＡＨＲＳ）を使用してピッチ、ロールおよびヨー角にどのように変換され、関節運動モータコマンドに変換されるかを示すフローチャート図である。
【図１２】本発明の教示に従って構成されたプロトタイプ制御ユニットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は医療装置のための制御ユニットに関し、より詳細には、自然な手の動きの腹腔鏡ツールなどの取り付けられた医療ツールへの変換を可能にし、それにより医療装置の位置および機能の正確かつ精密な制御を可能にする、制御ユニットおよび一体となったユーザインタフェースに関する。
【００２９】
本発明の原理および動作は、図面および添付の説明を参照することにより、より良く理解することができる。
【００３０】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記載されるか、または実施例によって例示される詳細に限定されないことが理解されるべきである。本発明は他の実施形態が可能であり、または様々な方法で実施または実行されることが可能である。また、本明細書で使用される語法および用語は説明の目的のためのものであり、限定とみなされるべきではないことを理解されたい。
【００３１】
外科用ツールのための制御ユニットは、当技術分野で周知であり、機械的、電動式、またはロボットツールを制御するために使用される。このようなコントローラは体内で外科用器具を正確に位置決めおよび制御するために使用することができるが、それらはかさばり、操作が困難であり、しばしば、習得するために長い訓練期間を必要とすることがある。
【００３２】
腹腔鏡手術では、外科医が治療する組織に隣接して医療装置シャフト（エフェクタ端部、例えば、把持器、カッター、針ホルダーを担持する）の遠位端を位置決めしなければならない。腹腔鏡を正確に位置決めするために、外科医は腹腔鏡全体を空間的に配向し、シャフトの関節運動可能領域の偏向を制御し、組織操作端を作動させなければならない。
【００３３】
外科医は、典型的には、医療装置およびエフェクタ端部を関心のある組織部位に位置決めし、操縦し、保持し、操作するために、手術ツールの手動インタフェース（ハンドル）を使用する。現在使用されている装置インタフェースはそのような機能性を提供することができるが、操縦性と、装置全体およびそのエフェクタ端部の操作性との間のトレードオフによって制限されることがあり、したがって、最小侵襲性の処置手順を完了するために、外科医の側でかなりの時間および労力を必要とする。
【００３４】
本発明を実施に移す一方で、本発明者は、解剖学的に制限された手／腕の動きのスケーリングを可能にし、それによって関心のある組織部位でのエフェクタ−端部位置決めを大幅に容易にしながら、１つまたは複数の外科用ツールを容易かつ自然に制御するために使用することができる外科用ツール制御ユニットを設計することを提示する。
【００３５】
本発明者により出願された先の出願は、制御ユニットのハウジングに対して傾斜および回転（パームのヨー）が可能なパームインタフェースを有する制御装置を開示した。このようなパームインタフェースを用いて実験しながら、本発明者らは、固定されたパームインタフェースを左右に回転させる場合に外科医によって達成される可動範囲が、取り付けられた外科用ツールシャフトの関節運動領域の回転をスケーリングするために使用され得ることを発見した。
【００３６】
したがって、関節運動部位をより効果的に制御するために、本発明者らは、制御ユニットハウジングに固定して取り付けられた（したがって、制御ユニットハウジングに対して移動しない）パームインタフェースと、ハウジングの左右回転を、操作可能な外科用器具シャフト（ハウジングに取り付けられた医療装置の一部を形成する）の関節の平面のスケーリングされた（０≦ｓｃａｌｅ）ロール量にスケーリングするための感知ユニットとを含む制御ユニットを考案した。
【００３７】
したがって、本発明の一態様によれば、医療装置のための制御ユニットが提供される。
【００３８】
制御ユニットは、駆動ユニットと、取り付けられたユーザインタフェースとを含む。本明細書にさらに記載されるように、インタフェースは、ユーザの単一の手によって操作され、制御ユニット内のモータおよび機械部品を作動させ、それによって制御ユニットに取り付けられた医療装置の位置決め、移動および動作を制御する。
【００３９】
ユーザインタフェースは、装置の位置決め、移動およびエフェクタ端部位置決めの偏向（シャフト関節運動および／またはエフェクタ端部の傾斜を介して）および動作を制御する。ユーザインタフェースは、制御ユニットのハウジングに取り付けられた固定支持体上に固定的に（移動不能に）取り付けられたパームインタフェース（ドームとして形成することができる）を含む。パームインタフェースはパームによって係合可能であり（単にパームをドーム形状のパームインタフェース上に置くことによって）、ユーザがハウジングを回転させること（すなわち、パームを左右に回転させること−このような回転は、本明細書では制御ユニットおよび取り付けられた装置が直立して配置される場合、ロール回転または単に回転とも呼ばれる）、ならびに組織アクセス部位に対してハウジング（および取り付けられた医療装置）全体を傾斜させることを可能にする。
【００４０】
装置位置決め操作（上下運動と同様に傾斜および回転運動）によって第１のインタフェースに対してユーザのパームを維持するために、制御ユニットは、パームインタフェースに枢動可能に取り付けられ、パームがパームインタフェースと係合したときに手の甲（背）に拘束力を加えるように弾性的に変形することができる要素を含む拘束具をさらに含む。この拘束具が手の背面（甲）に係合すると、要素は弾性的に変形し、手の背面に下向きの力を加え、手をパームインタフェースに対して維持し、このインタフェースの正確な制御を可能にするとともに、ユーザが医療装置を引き上げることを可能にする。
【００４１】
制御ユニットはまた、パームインタフェースに枢動可能に取り付けられ、手の１本または複数の指によって係合可能なフィンガインタフェースを含む。
【００４２】
本発明の制御ユニットは、哺乳動物（例えば、ヒト被験体）の体内または体上の治療部位における組織を観察または操作するように構成された任意の医療装置とともに使用され得る。
【００４３】
医療装置は、最小侵襲手術で使用される外科用装置であってもよい。このような装置は、典型的には剛性または操作可能なシャフトに取り付けられた装置本体を含む。シャフトは、アクセス部位を通して被験者の体内に配置されるエフェクタ端部を担持することができる。シャフトおよびエフェクタ端部は、体外から（体外で）装置本体に取り付けられた制御ユニットによって制御される。本発明の制御ユニットによって操作され得る医療装置の例としては、内視鏡（例えば、腹腔鏡または胸腔鏡）、カテーテル、外科用ホルダーなどが挙げられる。
【００４４】
本発明のユーザインタフェースは、操作可能なシャフトと、把持針ホルダーまたはカッターなどの遠位に取り付けられた器具とを有する腹腔鏡装置と共に使用するのに特に適している。
【００４５】
腹腔鏡は、臓器、腔、通路、および組織を観察または治療するための最小侵襲手術において広く使用されている。一般に、このような装置は、体腔、血管または組織内に、外科用メス、把持器またはカメラ／カメラレンズなどの遠位に取り付けられた器具（エフェクタ端部）を送達し、位置決めするように設計された細長いシャフトを含む。
【００４６】
このような装置は、組織壁（例えば、腹壁）の小さな切開を通して配置された送達ポートを通して送達され、そして解剖学的に拘束された空間（例えば、腹腔）において利用されるので、操縦可能なシャフトは、身体の外側（医療装置の近位端）に配置された制御を使用して身体の内側で操縦または操作され得るので、有利である。このような操縦は操作者が体内で装置を案内し、解剖学的目印に遠位に取り付けられた器具を正確に位置決めすることを可能にする。
【００４７】
操作可能な装置の多くの例は当業者に知られており、例えば、特許文献８〜１４，１９を参照されたい。
【００４８】
シャフトの１つまたは複数の関節運動領域の偏向は、装置のシャフトに沿って操作可能部分の遠位端まで延びる１つまたは複数の制御ワイヤを介してもたらされることができる。各制御ワイヤの近位端は、制御ユニットの電動機構に接続されており、ワイヤを引っ張ると、引っ張られたワイヤに対してシャフトの一部を偏向させる力が加わる。
【００４９】
装置のエフェクタ端部は、制御ユニットに同様に接続され、ユーザインタフェースによって作動される１つまたは複数のケーブルを介して制御される。
【００５０】
従って、操作可能な腹腔鏡のような操作可能な装置のユーザインタフェースおよび制御ユニットは、３つの別々の機能、組織アクセス部位に対する装置シャフトの位置決め（上下、傾斜、ロール）、操作可能な部分の偏向、および遠位に装着された器具の作動を提供する。
【００５１】
上記に加えて、本制御ユニットは、パームインタフェースを介して、取り付けられた医療装置のシャフトの関節運動領域のスケーリングされた回転にもたらされるように、制御ユニットハウジング（および取り付けられた医療装置）の回転を変換させるための感知ユニットをさらに含む。
【００５２】
本発明のユーザインタフェースは、３つの別個の四肢関節および筋肉群の運動を介してこれらの機能を提供する。
（ｉ）装置のシャフトは、手および腕の動き（主に手首、肘および／または肩関節の周り）によって、組織アクセス部位に対して、上下、左右に動かされ、左右に回転される。（手首、肘、および／または肩の動きによってもたらされるような）回転は、本発明の制御ユニットのハウジング内に配置された感知ユニットによってスケーリングされる（例えば、回転角度の増加）。
（ｉｉ）シャフトの関節は、手の動きによって（主に手首関節の小さな動きと組み合わされた指の動きによって）制御される。これは、フィンガインタフェースを傾斜させることによって達成される。
（ｉｉｉ）遠位に取り付けられた器具は、（主に指節間関節および中手骨−指節関節の周りの）指の動きを介して作動される。
【００５３】
外科医が制御ユニットを使用する間にハウジングの回転をスケーリングすることによって、本制御ユニットはより大きくより自然な操縦性を可能にし、腹腔鏡はより少ない労力で、身体および四肢の極端な操縦を必要とせずに、操作され得る。
【００５４】
次に、図面を参照すると、図１Ａ〜図１２は、本明細書において制御ユニット１０と称される本制御ユニットの実施形態を示す。
【００５５】
図１Ａは、腹腔鏡器具１２に取り付けられたハウジング１５を有する制御ユニット１０を示す。腹腔鏡器具１２は、近位ハウジング１３（ハウジング１５に取り外し可能に取り付け可能）と、関節運動領域１９を有するシャフト１７と、ジョー２２および２３を有する遠位端エフェクタ２１とを含む。腹腔鏡１２はここでは説明のために使用され、制御ユニット１０は、任意の外科用器具に取り付けられるか、または一体化され得る。
【００５６】
制御ユニット１０は、ハウジング１５に固定されたパームインタフェース３０を含む。駆動ユニット３２はハウジング１５内に配置され、シャフト１７の関節運動領域１９の関節運動、エフェクタ端部動作並びにロール回転スケーリングを制御する。ハウジング１５は、機械加工、３Ｄ印刷、および／または鋳造／成形加工手法を使用して、ポリマーおよび／または合金から製造することができる。これは、直径４０〜６０ｍｍ、高さ約６０〜１２０ｍｍとすることができる。
【００５７】
制御ユニット１０はまた、ヒンジを介して制御ユニット１０のパームインタフェース３０に接続されるフィンガインタフェース４０を含む（図８Ａ〜Ｆを参照してより詳細に記載される）。フィンガインタフェース４０がパームインタフェース３０に対して回転されると、回転センサ１２５は、回転量を測定し、図１０に関して以下にさらに説明するように、関節運動領域１９の偏向を制御するために使用される信号を生成する。
【００５８】
制御ユニット１０のフィンガインタフェース４０はまた、図６Ａ〜Ｄおよび図８Ａ〜Ｆを参照して以下にさらに説明されるように、端部エフェクタの動作を制御するために使用され得るフィンガレバー５０を含む。
【００５９】
図１Ｂ〜図１Ｇは、制御ユニットおよび取り付けられた装置の様々な動作を表現するために使用される座標系を示す。
【００６０】
図１Ｂは、制御ユニットのピッチ、ロールおよびヨーを規定する。（装置シャフトの）ロールは、制御ユニットをシャフトの長手軸の周りに回転させる（左／右）ことによって影響を受ける。図１Ｃは、空間で固定された主座標軸を示す。装置座標系は、制御ユニットに固定されている。外科医が操作している間に制御ユニットが移動すると、装置座標系は、空間座標系に対して、任意の位置および任意の配向であってもよい。装置座標系のＹ軸は、関節のＸ軸がそれに垂直である制御ユニットシャフトの長手軸である。関節座標系は、Ｘ関節軸の周りを回転することができる。
【００６１】
図１Ｄは、空間座標系と装置座標系との間の関係を示す。装置座標系の原点は、ワールド座標系に対して任意の点および方向に位置決めされてもよい。関節座標系は、任意の角θに回転することができる。
【００６２】
図１Ｅ〜Ｆは、関節座標系に対する関節の動作を示す。図示のように、関節は、関節座標系のＸＹ平面内で曲がる。図１Ｅは直線の位置での関節を示し、図１Ｆは曲がった位置での関節を示す。関節の第２の動作は、ＸＹ関節平面を関節座標系のＸ軸を中心に回転させることで達成される（図１Ｇ）。ＸＹ関節平面の回転は、関節ケーブルを操作するか、その長手軸を中心にシャフトを回転させることで実現できる。
【００６３】
本発明では、ＸＹ関節平面における関節の屈曲は、指のインタフェースを傾斜させることによって制御され、関節座標系のＸＹの回転は制御ユニットに固定された回転センサによって制御される。回転センサは、制御ユニットに回転を測定して、駆動ユニットに回転信号を供給して、関節座標系のＸＹ平面を回転させる。制御ユニットの測定された回転は、外科医によって決定されたスケール係数によって乗算される。
【００６４】
図２Ａ〜Ｂは、パームインタフェース３０とユーザの手１００との間の係合を示す。ユーザのパームはパームインタフェース３０の表面に置かれ、手１００の背側（甲）１０２は背側（甲）インタフェース１０４の下に配置される。背側インタフェース１０４の要素１０６は、弾性変形によって下方に押される（図５Ａ〜Ｇにも示される）。他の２本の指（親指および人差し指）がフィンガインタフェース４０のレバー５０と係合（ピンチ）している間に、ユーザの指のうちの３本を使用してパームインタフェース３０の周囲を把持することができる。パームインタフェース３０に係合している間、ユーザは、ハウジング１５および取り付けられた腹腔鏡１２を、ハウジング１３を介して操作（傾斜、ヨー、上下）することができる。
【００６５】
図３は、ハウジング１５内に含まれる主な内部部品を示す制御ユニット１０の断面図である。制御ユニット１０のインタフェースは、ハウジング１５の近位部分の一部を形成する。ハウジング１５は、少なくとも１つのモータ３６および関連回路３４を有する駆動ユニット３２を含む。ハウジング１５は、腹腔鏡１２の近位ハウジングに接続するためのコネクタ３９を含む。
【００６６】
ハウジング１５内に位置するセンサは回路３４に電気的に接続されており、センサからの信号を測定し、その中で演算することができる。演算された信号は、回路３４によって、モータ３６を動作させる作用信号に変換される。モータ３６の回転は、コネクタ３７を介して取り付けられた腹腔鏡１２に伝達され、端部エフェクタおよびシャフト１７の関節運動領域１９の動作に変換される。
【００６７】
図４Ａ〜Ｂは、外科医の手および指によって作動されるインタフェース３０および４０における動作と、モータ３６によって作動される端部エフェクタ２１および関節運動領域１９の動作との間の関係を示す。フィンガインタフェース４０の傾斜は、関節運動領域１９における関節の左右動作に変換される。フィンガインタフェース４０のレバー５０の開閉、すなわち親指と人差し指との間の距離の変化は、ジョー２２および２３の開閉、すなわちジョー間の距離の変化をもたらす。フィンガレバーを回転させることによって、フィンガインタフェース４０の本体を回転させると、ジョーが回転する。ロール回転制御ユニット１０および取り付けられた腹腔鏡１２（関節面回転）はパームインタフェース３０を回転させることにより、関節のＸＹ平面のロール回転をもたらす。後者は、以下にさらに説明するように、ハウジング１５内に位置決めされたＩＭＵセンサ信号をスケーリングすることによる。
【００６８】
端部エフェクタ機構の制御、すなわちジョー２２、２３の開閉およびエフェクタの回転（図４Ｂに示す）は、フィンガインタフェース４０のレバー５０を開／閉および／または回転させることによって行われる。レバーを操作する間、ハウジング１５に位置するセンサ１１５（開閉）および１２５（回転）、（図６Ａ〜Ｄおよび図８Ａ〜Ｂ）は、コントローラ３４によってサンプリングされ、処理される。処理された信号は演算され、ジョー機構を作動させるためにモータ３６への作用信号に変換される。
【００６９】
シャフト１７の関節運動領域１９のロール位置および偏向を制御するために、コントローラ３４は、図８Ｆに示すＩＭＵ−ＡＨＲＳセンサ２００および傾斜センサ１３５の両方からの信号を受信する。ＩＭＵセンサ２００は、シャフト軸を中心としてハウジング１５のロール回転を測定する。傾斜センサ（例えば、ポテンショメータ）１３５（図８Ｆ）は、パームインタフェース３０に対するフィンガインタフェース４０の傾斜を測定する。
【００７０】
結合されたＩＭＵ−ＡＨＲＳセンサ２００および傾斜センサ１３５からの処理された信号は、演算され、関節運動領域１９の偏向を作動させるためにモータ３６への作用信号に変換される。
【００７１】
ＩＭＵ−ＡＨＲＳセンサ２００のＩＭＵ部分は、１つまたは複数の加速度計を使用して線形加速度を検出し、１つまたは複数のジャイロスコープを使用して回転速度を検出することができる慣性測定ユニットである。ＩＭＵはまた、方位基準として一般に使用される磁力計を含むことができる。ＩＭＵの典型的な構成は３つの軸、すなわち、ピッチ、ロール、ヨーの各々に対して、１つの加速度計、１つのジャイロ、および１つの磁力計を軸ごとに含むことができる。
【００７２】
ＩＭＵ−ＡＨＲＳセンサ２００のＡＨＲＳ部分は、制御ユニットフレームの姿勢を与えることができるモジュールである。これは、生レートジャイロスコープ、加速度計および磁力計の読み取り値を供給するソリッドステートのＭＥＭＳセンサブロックに基づくことができる。これらの読み取り値は、非線形統計フィルタ（拡張カルマンフィルタなど）に入力され、姿勢情報（ロール、ピッチ、ヨー）の安定した推定値を抽出する。モジュールはコンパクトでプリント回路基板と一体にできる。ＡＨＲＳのロール測定値をシャフト軸に合わせるためには、制御ユニットフレーム上のモジュールの物理的な位置ずれを考慮してキャリブレーションを行う必要がある。キャリブレーションは、制御ユニットを平坦なテーブルのような整列した配向に置き、ダイアログボタン１３１によって整列リセットコマンドをＡＨＲＳモジュールに送ることによって行われる。キャリブレーションが完了した後、ロール軸の測定値が装置の長手軸に揃うと、キャリブレーション設定はフラッシュメモリに保存され、新しいキャリブレーションプロセスが実行されると、リフレッシュされる。ＩＭＵおよびＡＨＲＳモジュールは、Ｘｓｅｎｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｂ．Ｖ．が供給するＭＴｉ（登録商標）やＭＴｘ（登録商標）ユニットなど、単一の小型ユニットに一体化することができる。
【００７３】
ＩＭＵ信号に適用される統計フィルタは、動き自体に関する仮定に基づいて最適解を生成する。制御ユニットを使用している間、フィルタの結果がある程度ドリフトすることがある。制御ユニットおよび取り付けられた装置の回転に対する関節運動の反応がいつでも変化する場合、外科医は、装置を平坦なテーブル上に配置し、ボタン１３１の所定のクリックを介してリセットプロセスを起動することによって、キャリブレーションを繰り返すことができる。ドリフト現象は、付加的なＩＭＵセンサを設けることによって、例えば、少なくとももう１つＩＭＵセンサを制御ユニット内の第１のＩＭＵとは異なる配向に取り付けることによって、低減することができる。
【００７４】
ドリフトは、装置の使用に関するカルマンフィルタに仮定を追加することで、さらに改善することができる。例えば、装置シャフトがピボットとして作用する切開部（アクセス部位）を通して挿入されることを考慮に入れれば、アルゴリズムを改善することができる。移動範囲、システム空間周波数、最大加速度等のような、外科的処置に使用されている間の装置の一般的なキネマティクスに対する予備データも考慮に入れることができ、線形移動に対する境界制限をフィルタに適用することができる。
【００７５】
図１１に示すように、感知ユニットは、ワールド座標系に対する制御ユニットの完全な配向角度を提供する。その場合のＡＨＲＳシステムは、配向データ（ロール、ピッチおよびヨー）の安定した推定値を演算するために、レートジャイロスコープ、加速度計および磁力計測定（ＩＭＵ）上の統計フィルタを駆動する。
【００７６】
上述したように、ユーザインタフェースと関節運動領域との間の回転スケーリングの程度は、必要に応じて外科医によって選択され得る。機械的な関節の回転の合計は、制御ユニット本体の実際の回転と、関節ケーブルの組み合わせた引っ張り動作の結果生じるスケーリングされた回転とが加わったことの結果である。
【００７７】
スケーリングを使用して、屈曲先端平面（関節平面）に追加のスケーリングされた傾斜量を生成することもできる。このような場合、屈曲傾斜は、フィンガインタフェース４０から受信される信号と、装置コントローラによって測定されるような制御ユニット回転とで構成することができる。
【００７８】
関節平面の回転は、関節運動ワイヤによって実行され、コントローラによってもたらされる。コントローラアルゴリズムは、ワールドに対する装置ロールおよびスケーリングポテンショメータアルゴリズムからの読み取りに関連する入力測定値を受信する。
【００７９】
例えば、スケールポテンショメータからの０．０の読み取り値の場合、屈曲平面は、制御インタフェース自体と全く同様に回転する。制御ユニットを３０度回転させると、屈曲平面の回転角度は同じになる。２．０に等しいスケール値を読み取ると、このロール測定値に２００％が追加され、したがって、同じ制御インタフェースの回転が３０度の場合、関節モータは、ワールド座標系に対する屈曲平面の合計９０度の回転に対して、追加の６０度で関節屈曲平面を駆動する。スケール値を−１．０に設定すると、ワールド座標系を基準とした固定屈曲平面となる。つまり、制御インタフェースのロールの動きは、屈曲平面には影響を与えず、つまり、空間で安定化される。
【００８０】
図５Ａは、制御ユニット１０のユーザインタフェースの主要構成要素を示す。パームインタフェース３０は、ネジ３００によってハウジング１５に固定される。背側インタフェース１０４は、パームインタフェース３０の遠位端に取り付けられる。フィンガインタフェース４０は、パームインタフェース３０の首の下側に回転可能に取り付けられている。
【００８１】
フィンガインタフェース４０は、カップリング４１を介してセンサハウジング４３に接続される（図８Ａ〜Ｅを参照してさらに記述される）。弾性カバー４９は、ハウジング４３内のセンサ機構を保護しながらカップリング４１を傾斜させ、回転させることを可能にする。
【００８２】
外科医の指のピンチ動作は、フィンガインタフェース４０の本体５２に対するフィンガレバー５０の角度を介して測定される。レバー機構は、レバーの角度回転を、ピン５６の近位端に位置するスロット５７を有するピン５６の回転に変換する。この例では、レバーの２５度の角度回転は、ピン５６およびスロット５７の９０度の角度回転に変換される。
【００８３】
図８Ｄは、インナーシャフト６４０を有するポテンショメータ１１５を示す。ポテンショメータ１１５は、インナーシャフト６４０の回転を測定する。図８Ｅに示すように、インナーシャフト６４０は、フィンガインタフェース４０のスロット５７に嵌合する雄型バルジ６４１を有する。フィンガインタフェース４０がハウジング４３に取り付けられると、スロット５７とバルジ６４１が結合されて一緒に回転し、レバー５０が動かされると、ピンチの測定が可能になる。
【００８４】
図８Ｆは、フィンガインタフェース４０の回転を測定する機構の構成要素を示す。ベース１７０は本体１８０に対して回転することができ、フィンガインタフェース４０における指のピンチ移動を測定するポテンショメータ１１５のためのハウジングとして機能する。ベース１７０は、シャフト６２４に次いで接続されるギア６２７と噛み合うギア６２３を含み、シャフト６２４の回転運動は、ポテンショメータ１２５によって測定される。フィンガインタフェースが回転されると、ギア６２３が回転し、ギア６２７が反対方向に回転する。ギア６２７の回転は、指の回転の測定を可能にするポテンショメータ１２５によって測定される。コントローラは、図７Ｃに示されるスイッチ１１４の選択された位置によって選択された予め決定された係数によって、実際の指回転角度をジョーロールに変換される。バルジ６２１およびリミットスイッチセンサ６２２ｃｃｗは、ギア６２３の回転に対する機械的制限として機能する。ギア６２３が回転リミッタに到達すると、レバー５０へのトルクの適用により、ボタン６２２ａが押し下げられ、センサ６２２ｃｃｗからの信号が、選択された角速度でジョーを反時計回り（ＣＣＷ）方向に回転させるモータに指令する。同じ機構により、外科医は、リミットスイッチ６２２ｃｗを押すことによって、ジョーを時計回り（ＣＷ）方向に回転させ続けることができる。
【００８５】
図５Ｂ〜Ｇは、フィンガインタフェース４０における動きの範囲を示している。図５Ｂ〜Ｃは、フィンガインタフェース４０の右（図５Ｃ）および左（図５Ｂ）への傾斜を示す。図５Ｄは、開位置にあるレバー５０を示し、一方、図５Ｅは、閉（ピンチ）位置にあるレバー５０を示す。図５Ｆは、フィンガインタフェース４０を時計回り（ＣＷ）に回転させた状態を示し、図５Ｇは、フィンガインタフェース４０を反時計回り（ＣＣＷ）に回転させた状態を示す。
【００８６】
図６Ａ〜Ｄは、フィンガインタフェース４０の構造を詳細に示す。レバー５０は、ヒンジ５１を介して円筒形本体５２に接続されている。ピン５４は、レバー５０の回転を制限するために使用される。指パッド５５は、各フィンガレバー５０の遠位端に接続される。図６Ｂに示すようにレバーが押されると、ピン５３がスロット５９内をスライドする。以下、図８Ｂ〜Ｃを参照して更に説明するが、ピン５３のスライドにより角度センサ１１５が回転し、スロット５７を介してピン５６に接続する。ピン５３は、レバー５０が本体５２に対してそれらの角度を変化させながら、ピン５３を直線的に移動させるように強制する細長いスロット５９内に配置される。ピン５３の直線移動は、以下に説明するように、ピン５６の回転に変換される。
【００８７】
ベース７０は、本体５２の近位端に配置される。フィンガインタフェース４０は、カップリング４１によってセンサハウジング４３に接続することができる。溝７３は、ハウジング４３の側面に接続されたプランジャのハウジングとして機能する。
【００８８】
図６Ｄは、フィンガインタフェース４０の内部機構を示す。レバー５０は、各レバー５０のギア７９および８１を介して、ヒンジ５１によって本体５２に接続されている。ギア７９および８１は噛み合い、両方のレバー５０が同じ角度に進むことを確実にする。また、これらのギアを噛み合わせることにより、外科医は、必要に応じて、単一の指でレバー５０を操作することができる。ピン５４は、レバー５０の回転のリミッタとして機能する。レバー５０が挟まれると、表面８５はピン５６の遠位端部に回転可能に取り付けられたホイール８７に力を加え、したがって、ホイール８７は装填されたばね２２８に対してフィンガインタフェース４０の近位ベースに向かって直線的に移動するように強制される。ピン８９は、ピン５６に接続されている。ピン８９は、螺旋状スロット８２内を強制的に移動する。ピン５３がホイール８３上のレバー５０によって加えられた力によって強制的に動かされると、ピン８９は螺旋状スロット８２の経路に従い、ピン５６を時計回りに回転させる。ピン５６の回転は、角度センサ１１５を回転させる軸のオス接続部へのスロット５７の接続を介してセンサ１１５に伝達され、レバー５０角度の測定を可能にする。外科医がレバー５０上の力を解放すると、負荷されたばね２２８がピン８９を押し、ピン８９を反時計回りに回転させる。レバーに力が加えられていないとき、レバーは本体５２に対して最大角度に達し、端部エフェクタ２１のジョーが完全に開いていることを示す。
【００８９】
図７Ａ〜Ｃは、センサハウジング４４の構造を示す。センサハウジング４４は、ハウジング１５（図示せず）に固定され、パームインタフェース３０によって覆われている。組み合わされたＩＭＵおよびＡＨＲＳセンサ２００は、カラム１７１を介してプレート１１６に接続される。電気回路３１０は、センサハウジング４４内に配置されたすべてのセンサから信号を受信し、それらをハウジング１５内の回路３４に渡す。封入されたセンサモジュールは、フィンガインタフェース４０の回転センサおよび開閉センサを含む。
【００９０】
指の左右の動きは、プレート１１７の遠位端のハウジング３１３内に位置するセンサ１２５を介して測定される。
【００９１】
モジュール１４５は、プレート１１７上に取り付けられたセットアップセンサを含む。セットアップセンサは、処置前および処置中に外科医によって使用されてもよい。スイッチ１１４は、端部エフェクタにおけるジョーロールの範囲を選択するために使用され得る。外科医は、例えば、±４５度、±６０度、または±９０度などの範囲を選択することができる。ポテンショメータは、ポテンショメータ１１８に取り付けられたレバー１１９を所望の位置に移動させることによって、ＩＭＵセンサによって測定されるハウジング１５（および取り付けられた腹腔鏡１２）の回転と、関節面回転との間のスケーリングを決定するために使用されてもよい。例えば、関節平面の回転をスケールアップ（増加）することは、レバー１１９を時計回りに、またその逆に動かすことによって行うことができる。例えば、３のスケール係数は、ハウジング１５および取り付けられた腹腔鏡１２（ＩＭＵセンサによって測定される）の１度の回転ごとに、３度の関節平面の回転をもたらす。
【００９２】
ボタン１３１は、フィンガインタフェース４０の近くでプレート１１７上に取り付けられ、処置中に外科医により使用され、取り付けられた腹腔鏡１２の所望の動作モードをオンザフライで選択する。
【００９３】
制御ユニット１０の制御回路は、異なる機能を提供するために、ボタン１３１の様々な押下とクリックとを区別するようにプログラムすることができる。
【００９４】
例えば、外科医がフィンガインタフェース４０のフィンガレバー５０を保持しない場合であっても、約１秒の短い押圧を使用して、エフェクタ端部のジョーを閉鎖したままにするように指示することができる。例えば、３秒の長押しを使用して、関節を所定の直線位置（例えば、１８０度）に設定することができる。
【００９５】
単一の短いクリックを使用して、関節角度を所望の角度に固定することができる。ダブルクリックは、通常の動作モードを再開するために使用される。
【００９６】
スケーリングのための回転信号を提供することに加えて、組み合わされたＩＭＵおよびＡＨＲＳセンサ２００はまた、ホバリングモードを外科医に提供するために使用され得る。このモードは例えば、ボタン１３１を３回短くクリックすることによって起動することができる。
【００９７】
ホバリングモードが起動されると、制御ユニット１０は、腹腔鏡１２の位置決めにかかわらず、端部エフェクタ２２を同じ空間的配向に維持する。
【００９８】
制御回路は、ＩＭＵからの信号を用いて装置の空間位置を測定することにより端部エフェクタ２１の空間的配向を演算し、ホバリングモードの起動点でのプルケーブルの既知の長さによる関節角度を演算するようにプログラムされる。
【００９９】
コントローラは、装置の配向の変化、すなわちシャフト１７の配向を演算し、それに応じて関節を作動させて、端部エフェクタを組織に対して同じ空間位置に維持する。
【０１００】
このモードは、外科医が小さな拘束された体腔内で手術する場合に有用であり得る。このモードを使用する場合、端部エフェクタは選択された器官に対して所望の配向で「ホバリング」することができ、これにより、外科医は例えば、複雑な操作を行う必要なく、正確な縫合線を予備形成することができる。
【０１０１】
図９Ａは、切断部９３０を縫合することによって体腔内の組織９２０を修復するための外科的処置を示す。
【０１０２】
ホバリングモードによって補助される縫合処置を開始するために、外科医は切断部９３０と同じ配向に端部エフェクタ２１を位置決めし、次いで、外科医は、ダイアログボタン１３１上の一連の所定のクリックによってホバリングモードを作動させる。ここから、シャフト１７の配向のすべての変化は、端部エフェクタを同じ空間位置に維持するために、（引っ張りワイヤを介して）関節を修正するために、モータ３６に信号を送る（図９Ｂ−Ｄに示される関節修正）。
【０１０３】
図１０は、装置モジュール間の信号のフローおよび処理シーケンスを示す。上述したように、装置に取り付けられた外科用ツールの操作は、フィンガインタフェース４０と、組み合わされたＩＭＵおよびＡＨＲＳセンサ２００を含むハウジング１５の配向と、端部エフェクタの動作および移動（例えば、関節の偏向、ジョーの開閉、およびジョーの回転）との間の機能的関係を確立することによって行われる。
【０１０４】
本明細書で使用される「約」という用語は±１０％を意味する。
【０１０５】
本発明のさらなる目的、利点、および新規な特徴は限定することを意図しない以下の実施例を検討することにより、当業者に明らかになるのであろう。
【０１０６】
例
ここで、以下の実施例を参照するが、これは上記の説明と共に、本発明を非限定的な様式で例示する。
【０１０７】
本発明の教示に従って構成されたプロトタイプ制御ユニットは、図１２に示されている。プロトタイプは、モータパックと、駆動ユニットにしっかりと取り付けられた制御ユニットと、腹腔鏡器具とを含む。モータパックは、４つの小型モータと、シャフトの遠位端における関節および端部エフェクタを作動させるための関連するトランスミッションとを含む。モータパックの大きさおよび重量は、外科医が持ち運ぶのに十分に小さい。インタフェースは、シャフト軸の同じ方向でモータパックの上側に固定される。モータパックには、インストール制御ソフトウェアを許可するプログラマブル制御回路が含まれる。
【０１０８】
明確にするために、別の実施形態の文脈で説明される本発明の特別な特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよいことが理解される。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明されている本発明の様々な特徴は、別々に、または任意の適切なサブコンビネーションで、または本発明の任意の他の説明された実施形態で適切なものとして提供されてもよい。様々な実施形態の文脈で説明される特別な特徴は、実施形態がそれらの要素なしで動作不能でない限り、それらの実施形態の本質的な特徴と見なされるべきではない。
【０１０９】
本発明をその特定の実施形態に関連して説明してきたが、多くの代替、修正、および変形が当業者には明らかであろうことは明白である。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲内にある、そのような代替、修正、および変形のすべてを包含することが意図される。本明細書において言及されるすべての刊行物、特許および特許出願は、各個々の刊行物、特許または特許出願が参照により本明細書に組み込まれるように具体的および個別に示されたのと同範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。さらに、本出願における任意の参考文献の引用または同定は、そのような参考文献が本発明の先行技術として利用可能であることを自認するものとして解釈されるべきではない。節の見出しが使用される範囲において、それらは必ずしも限定するものと解釈されるべきではない。
【０１１０】
さらに、本出願の任意の優先権書類は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【図１Ａ】
2021519629.tif 000003
【図１Ｂ】
2021519629.tif 000004
【図１Ｃ】
2021519629.tif 000005
【図１Ｄ】
2021519629.tif 000006
【図１Ｅ】
2021519629.tif 000007
【図１Ｆ】
2021519629.tif 000008
【図１Ｇ】
2021519629.tif 000009
【図２Ａ】
2021519629.tif 000010
【図２Ｂ】
2021519629.tif 000011
【図３】
2021519629.tif 000012
【図４Ａ】
2021519629.tif 000013
【図４Ｂ】
2021519629.tif 000014
【図５Ａ】
2021519629.tif 000015
【図５Ｂ】
2021519629.tif 000016
【図５Ｃ】
2021519629.tif 000017
【図５Ｄ】
2021519629.tif 000018
【図５Ｅ】
2021519629.tif 000019
【図５Ｆ】
2021519629.tif 000020
【図５Ｇ】
2021519629.tif 000021
【図６Ａ】
2021519629.tif 000022
【図６Ｂ】
2021519629.tif 000023
【図６Ｃ−６Ｄ】
2021519629.tif 000024
【図７Ａ】
2021519629.tif 000025
【図７Ｂ】
2021519629.tif 000026
【図７Ｃ】
2021519629.tif 000027
【図８Ａ】
2021519629.tif 000028
【図８Ｂ】
2021519629.tif 000029
【図８Ｃ】
2021519629.tif 000030
【図８Ｄ】
2021519629.tif 000031
【図８Ｅ】
2021519629.tif 000032
【図８Ｆ】
2021519629.tif 000033
【図９Ａ】
2021519629.tif 000034
【図９Ｂ】
2021519629.tif 000035
【図９Ｃ】
2021519629.tif 000036
【図９Ｄ】
2021519629.tif 000037
【図１０】
2021519629.tif 000038
【図１１】
2021519629.tif 000039
【図１２】
2021519629.tif 000040
【国際調査報告】
2021519629.tif 000041