(57)【要約】  手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でツールを駆動するエンドエフェクタ。ツールが、インターフェース端および作業端を有する。エンドエフェクタが、手術用ロボットに取り付けるための取付具と、トルクを生成するように構成されたアクチュエータとを有する。ギアトレインを有する駆動アセンブリが、アクチュエータからの回転を、軸の周りで支持された駆動導管の回転に変換する。駆動導管に動作可能に取り付けられた回転係止具が、軸の周りを同時に回転するようにツールを解放可能に固定し、軸方向係止具が、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って駆動導管と同時に並進するようにツールを解放可能に固定する。軸方向係止具は、軸に沿った駆動アセンブリとツールとの間の相対運動が可能である解放形態と、軸に沿った駆動アセンブリとツールとの間の相対運動が制限されるロック形態との間で動作可能である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位にてツールを駆動するエンドエフェクタであって、前記ツールが、インターフェース端および作業端を有する、エンドエフェクタにおいて、
前記手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、
前記取付具に結合され、かつ第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータと、
駆動アセンブリと
を備え、
前記駆動アセンブリが、
前記アクチュエータからの前記第１の軸の周りの回転を第２の軸の周りの回転に変換するギアトレインと、
前記第２の軸の周りを回転するように支持された駆動導管と、
前記第２の軸の周りを同時に回転するように前記ツールを解放可能に固定するように前記駆動導管に動作可能に取り付けられた第１の回転係止具と、
前記手術用ロボットによって維持される前記軌道に沿って前記駆動導管と同時に並進するように前記ツールを解放可能に固定する軸方向係止具と
を備え、
前記軸方向係止具が、
前記第２の軸に沿った前記駆動アセンブリと前記ツールとの間の相対運動が可能である解放形態と、
前記第２の軸に沿った前記駆動アセンブリと前記ツールとの間の相対運動が制限されるロック形態と
の間で動作可能になっている、エンドエフェクタ。
【請求項２】
前記駆動アセンブリの前記駆動導管が、前記第２の軸に沿って前記ツールの前記作業端を受け取るように成形された駆動孔を画定する、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３】
前記駆動アセンブリが、近位入口および反対の遠位出口を画定し、そして、前記駆動導管が、前記近位入口と前記遠位出口との間と連係するように介在して、前記軸方向係止具が前記解放形態にあるときに、前記ツールの前記作業端が、前記第２の軸に沿って前記近位入口内へ挿入され、かつ前記駆動孔を通って前記遠位出口から前記手術部位の方へ前進することが可能になる、請求項２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４】
前記駆動導管の前記駆動孔の少なくとも一部分が、前記第１の回転係止具を画定する、請求項２または３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５】
前記駆動アセンブリの前記第１の回転係止具が、前記軸方向係止具が前記ロック形態にあるとき、前記インターフェース端と前記作業端との間の前記ツールの少なくとも一部分に係合するように成形され、これによって、前記ツールの前記インターフェース端が、前記駆動孔の近位に配置され、前記ツールの前記作業端が、前記駆動孔の遠位に配置される、請求項４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６】
前記第１の軸が、前記第２の軸とは異なる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７】
前記第１の軸が、前記第２の軸に実質的に直交する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８】
前記第１の軸が、前記第２の軸に一致する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記アクチュエータと前記駆動導管との間で回転連係するように介在する少なくとも１つの減速ギアセットを備え、これによって、前記アクチュエータの前記第１の軸の周りの回転が、前記第１の回転係止具の前記第２の軸の周りの回転とは異なる速度で生じる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０】
前記駆動アセンブリが、前記第１の回転係止具とは異なる第２の回転係止具をさらに備え、前記第２の回転係止具が、前記第２の軸の周りを同時に回転すべく前記第２のツールを解放可能に固定するように前記駆動導管に動作可能に取り付けられ、前記第２の回転係止具が、前記ギアトレインと回転連係するように配置され、これによって、前記第２の回転係止具の前記第２の軸の周りの回転が、前記第１の回転係止具の前記第２の軸の周りの回転とは異なる速度で生じる、請求項９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１】
前記第２の回転係止具における前記第２の軸の周りの回転が、前記アクチュエータにおける前記第１の軸の周りの回転に対して、１：１の比で生じる、請求項１０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記アクチュエータと前記駆動導管との間で回転連係するように介在する伝動装置を備え、
前記伝動装置が、第１のギアセット、第２のギアセット、および変換カラーを備え、
前記変換カラーが、
前記変換カラーが前記第１のギアセットに係合して、第１の駆動比で前記アクチュエータと前記駆動導管との間で回転を変換する第１のカラー位置と、
前記変換カラーが前記第２のギアセットに係合して、前記第１の駆動比とは異なる第２の駆動比で前記アクチュエータと前記駆動導管との間で回転を変換する第２のカラー位置と
の間を動くように配置される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３】
前記伝動装置が、前記第１のカラー位置と前記第２のカラー位置との間を同時に動くように、前記変換カラーに動作可能に取り付けられた伝動リンク機構をさらに備え、
前記伝動リンク機構が、前記軸方向係止具が前記ロック形態にあるときに、前記ツールの少なくとも一部分に係合して、前記変換カラーを前記第２のカラー位置へ動かすように配置された切換器を画定する、請求項１２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４】
前記伝動装置が、前記軸方向係止具が前記ロック形態から前記解放形態へ動いたときに、前記変換カラーを前記第１のカラー位置の方へ動かすように配置されたリンク機構付勢要素をさらに備える、請求項１３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１５】
前記第１の回転係止具が、キー孔を備える、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１６】
前記第１の回転係止具が、スプライン孔を備える、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１７】
前記第１の回転係止具が、切欠を備える、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１８】
前記軸方向係止具が、球形要素を備える、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１９】
前記軸方向係止具が、スライダ要素を備え、
前記スライダ要素が、
前記解放形態に関連する第１のスライダ要素位置と、
前記ロック形態に関連する第２のスライダ要素位置と
の間で前記第２の軸に対して動くように配置される、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２０】
前記スライダ要素が、前記第１のスライダ要素位置より前記第２のスライダ要素位置で前記第２の軸の近くに配置される、請求項１９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２１】
前記軸方向係止具が、コレット機構を備え、
前記コレット機構が、
前記第２の軸に沿って前記ツールを受け取るように配置されたコレットと、
前記コレットに結合されたコレットテンショナと
を備え、
前記コレットテンショナが、
前記ツールと前記コレットとの間の相対運動が可能である前記解放形態に関連する第１のテンショナ位置と、
前記ツールと前記コレットとの間の相対運動が制限される前記ロック形態に関連する第２のテンショナ位置と
の間を動くように配置される、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２２】
前記コレットテンショナが前記第１のテンショナ位置から前記第２のテンショナ位置へ動くことで、前記コレットの少なくとも一部分が前記第２の軸の方へ径方向内方に動く、請求項２１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２３】
前記取付具に動作可能に取り付けられた光源をさらに備え、
前記光源が、前記手術部位の方へ光を放出するように構成される、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２４】
前記光源が、レーザダイオードを備える、請求項２３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２５】
前記光源が、前記第２の軸と実質的に位置合わせされた光路に沿って光を放出するようにさらに構成される、請求項２３または２４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２６】
前記光源が、前記駆動アセンブリの前記駆動導管に取り外し可能に取り付けられるように構成される、請求項２３〜２５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２７】
手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でツールを駆動するエンドエフェクタであって、
前記手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、
前記取付具に結合され、かつ第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータを備える回転機器と、
前記回転機器からの回転を前記第１の軸とは異なる第２の軸の周りの回転に変換するギアトレイン、および前記第２の軸の周りを回転するように前記ツールを解放可能に固定するように構成されたコネクタを備える駆動アセンブリと、
使用者の手を支持するグリップ、および前記回転機器と連係し、前記使用者によって係合されると、前記回転機器を駆動して前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるように配置された入力操作具を備える操作具アセンブリと、
前記駆動アセンブリと連係し、前記使用者から印加された力を受け取り、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるための回転トルクに変換するように配置された手動インターフェースと
を備えているエンドエフェクタ。
【請求項２８】
前記操作具アセンブリが、複数の操作具アセンブリ位置間で前記回転機器に対して動くように、前記グリップおよび前記入力操作具を支持するフレームを備える、請求項２７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２９】
前記操作具アセンブリが、前記フレームに結合された保持器をさらに備え、
前記保持器および前記回転機器のうちの一方が、ロック位置とロック解除位置との間を選択的に可動であるプランジャを備え、
前記保持器および前記回転機器のうちの他方が、複数の受入部を有するキャッチを備え、
前記複数の受入部がそれぞれ、前記プランジャを前記ロック位置で受け取って前記操作具アセンブリ位置のうちの一方を画定するように成形される、請求項２８に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３０】
前記キャッチが、略環状の形状を有し、
前記受入部が、前記キャッチの周りで互いから径方向に隔置される、請求項２９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３１】
前記保持器が、前記プランジャと連係する解放レバーを備え、
前記解放レバーが、前記使用者によって係合されると、前記ロック位置と前記ロック解除位置との間の前記プランジャの動きを容易にするように配置される、請求項２９または３０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３２】
前記フレームが、前記複数の操作具アセンブリ位置間を前記回転機器に対して回転するように前記操作具アセンブリを支持する、請求項２９〜３１のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３３】
前記回転機器が、ジャーナルを備え、
前記操作具アセンブリが、前記フレームに動作可能に取り付けられた支承面を備え、前記支承面が、前記ジャーナルに係合するように配置され、これによって、前記操作具アセンブリが、操作軸の周りで前記複数の操作具アセンブリ位置間を前記回転機器に対して選択的に可動である、請求項３２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３４】
前記操作軸が、前記第１の軸に一致する、請求項３３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３５】
前記操作具アセンブリの前記フレームが、
前記複数の操作具アセンブリ位置間を同時に動くように前記保持器に結合された第１のフレーム本体と、
複数のグリップ位置間を前記第１のフレーム本体に対して動くように前記グリップおよび前記入力操作具を支持する第２のフレーム本体と
を備えている、請求項３３または３４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３６】
前記複数のグリップ位置が、
前記第２のフレーム本体の少なくとも一部分が前記手動インターフェースへのアクセスを制限し、前記入力操作具が前記使用者によって係合されると、前記回転機器を駆動して前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるように配置される第１のグリップ位置と、
前記第２のフレーム本体が、前記使用者から印加された力を受け取って前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させることを容易にするように、前記手動インターフェースに対して隔置関係で配置される第２のグリップ位置と
を含む、請求項３５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３７】
前記第２のフレーム本体が、前記複数のグリップ位置間の動きに依存することなく、前記複数の操作具アセンブリ位置間を前記第１のフレーム本体と同時に動くように配置される、請求項３５または３６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３８】
前記複数の操作具アセンブリ位置が、
前記操作具アセンブリが前記使用者によって係合されると、前記回転機器を駆動して前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるように配置される第１の操作具アセンブリ位置と、
前記手動インターフェースが、前記使用者から印加された力を受け取って前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるように配置される第２の操作具アセンブリ位置と
を含む、請求項２８に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３９】
前記第１および第２の操作具アセンブリ位置間の前記回転機器に対する前記操作具アセンブリの位置を判定するように、前記回転機器と前記操作具アセンブリとの間に介在するアセンブリセンサ配置体をさらに備える請求項３８に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４０】
前記第２の軸が、前記第１の操作具アセンブリ位置で、前記操作具アセンブリの少なくとも一部分と交差する、請求項３８または３９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４１】
前記操作具アセンブリが前記第１および第２の操作具アセンブリ位置のうちの一方にあるとき、前記操作具アセンブリの前記グリップが、前記第２の軸に実質的に平行である、請求項３８〜４０のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４２】
前記操作具アセンブリが前記第１および第２の操作具アセンブリ位置のうちの一方にあるとき、前記操作具アセンブリの前記グリップが、前記第２の軸に実質的に直交する、請求項３８〜４１のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４３】
前記操作具アセンブリが前記第１および第２の操作具アセンブリ位置のうちの他方にあるとき、前記操作具アセンブリの前記グリップが、前記第２の軸に実質的に平行である、請求項４２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４４】
前記操作具アセンブリが前記第１の操作具アセンブリ位置にあるとき、前記操作具アセンブリの少なくとも一部分が、前記手動インターフェースへのアクセスを制限する、請求項３８〜４３のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４５】
前記第１の操作具アセンブリ位置から前記第２の操作具アセンブリ位置への動きが、前記使用者から印加された力を受け取るように前記手動インターフェースへのアクセスを促進する、請求項３８〜４４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４６】
前記手動インターフェースが、前記使用者から印加された回転力を受け取るために、前記第２の軸の周りを回転するように配置されたヘッドを備える、請求項２７〜４５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４７】
前記駆動アセンブリに動作可能に取り付けられた保護カバーをさらに備え、
前記保護カバーが、
前記第２の軸が前記保護カバーの少なくとも一部分と交差して、前記手動インターフェースへのアクセスを制限する第１の保護位置と、
前記保護カバーが前記第２の軸から隔置されて、前記手動インターフェースへのアクセスを促進する第２の保護位置と
の間を前記第２の軸に対して動くように配置される、請求項４６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４８】
前記保護カバーが、保護ポケットを画定する保護体を備え、
前記保護ポケットが、前記第１の保護位置で前記手動インターフェースの少なくとも一部分を収容するように成形される、請求項４７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４９】
前記保護体が、前記第１の保護位置と前記第２の保護位置との間で保護軸の周りを旋回するように、前記駆動アセンブリに動作可能に取り付けられた保護ヒンジを備える、請求項４８に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５０】
前記保護軸が、前記第２の軸に実質的に直交して配置される、請求項４９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５１】
前記保護軸が、前記第１の軸に実質的に直交して配置される、請求項４９または５０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５２】
前記操作具アセンブリが、複数の操作具アセンブリ位置間を前記回転機器に対して回転するように前記グリップおよび前記入力操作具を支持するフレームをさらに備え、
前記操作具アセンブリの前記入力操作具が、前記回転機器によって生成される回転トルクを制御するために、第１の入力位置と第２の入力位置との間を前記グリップに対して動くように配置される、請求項２７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５３】
前記操作具アセンブリが、前記入力操作具と連係する操作用発信体をさらに備え、
前記回転機器が、前記第１および第２の入力位置間の前記入力操作具の動きに対応する前記操作用発信体の位置を判定する操作検出器をさらに備える、請求項５２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５４】
前記第１および第２の入力位置間の前記入力操作具の動きを、前記操作用発信体の対応する動きに変換するために、前記入力操作具と前記操作用発信体との間に介在するリンク機構をさらに備える、請求項５３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５５】
前記リンク機構が、前記操作用発信体と連係するフォーク形状体を備え、
前記フォーク形状体が、前記操作具アセンブリが前記複数の操作具アセンブリ位置間を動くと、前記第１の軸の周りを回転するように配置され、
前記フォーク形状体が、前記入力操作具が前記第１および第２の入力位置間を動くと、前記第１の軸に沿って並進するようにさらに配置される、請求項５４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５６】
前記フォーク形状体が、内側摺動接触面および１対の内側阻止面を画定し、
前記操作用発信体を支持するキャリアをさらに備え、
前記キャリアが、外側摺動接触面および１対の外側阻止面を画定し、
前記外側摺動接触面が、前記フォーク形状体の前記内側摺動接触面に係合して、前記キャリアを動かすことなく、前記フォーク形状体が前記第１の軸の周りを回転することを可能にし、
前記１対の外側阻止面がそれぞれ、前記フォーク形状体の前記１対の内側阻止面に係合して、前記フォーク形状体および前記キャリアが前記第１の軸に沿って同時に並進することを容易にする、請求項５５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５７】
前記回転機器が、前記操作検出器に隣接して配置されたスロットを画定し、
前記キャリアが、前記第１および第２の入力位置間の前記入力操作具の動きによって生じる前記第１の軸に沿った前記フォーク形状体の対応する並進に応答して並進するように前記スロットに沿って支持されたボスをさらに備える、請求項５６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５８】
前記手動インターフェースに取り付けるためのハンドルアセンブリをさらに備え、これによって、前記ハンドルアセンブリに印加される力が、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させる、請求項２７〜５７のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５９】
前記ハンドルアセンブリが、前記手動インターフェースに解放可能に取付け可能である、請求項５８に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６０】
前記手動インターフェースが、前記第２の軸の周りを回転するように配置されたヘッドを備え、
前記ハンドルアセンブリが、前記使用者によって前記ハンドルアセンブリに印加される力に応答して同時に回転すべく、前記手動インターフェースの前記ヘッドを受け取るように成形された動力伝達具を備える、請求項５８または５９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６１】
前記ハンドルアセンブリが、
前記使用者によって印加される力を受け取るハンドル本体と、
前記ハンドル本体および前記動力伝達具が前記第２の軸の周りを第３の回転方向に同時に回転することを可能にし、前記動力伝達具が前記ハンドル本体に対して前記第３の回転方向とは反対の第４の回転方向に回転することを中止するように、前記ハンドル本体と前記動力伝達具との間に介在するラチェット機構と
をさらに備える、請求項６０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６２】
前記駆動アセンブリが、前記手動インターフェースと前記ギアトレインとの間に介在するクラッチ機構をさらに備え、
前記クラッチ機構が、
前記回転機器によって生成される回転トルクが、前記ギアトレインによって伝達され、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるが、前記手動インターフェースの前記ヘッドを回転させない第１のモードと、
前記ハンドルアセンブリに印加される力が、前記ヘッドおよび前記動力伝達具を同時に回転させて、前記ギアトレインによってトルクを伝達し、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させる第２のモードと
の間で動作可能である、請求項６０または６１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６３】
前記クラッチ機構が、前記使用者によって前記ハンドルアセンブリに印加される力に応答して前記第１のモードから前記第２のモードへ動く、請求項６２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６４】
前記クラッチ機構が、前記クラッチ機構を前記第２のモードから前記第１のモードの方へ動かすように配置されたクラッチ付勢要素をさらに備える、請求項６２または６３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６５】
前記回転機器と、前記コネクタと、前記手動インターフェースとの間に介在する差動アセンブリをさらに備え、
前記差動アセンブリが、
前記回転機器によって生成される回転トルクが、前記差動アセンブリによって前記コネクタへ伝達され、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させ、前記手動インターフェースの前記ヘッドへ伝達され、前記手動インターフェースで触覚トルクフィードバックを提供する触覚モードと、
前記回転機器によって生成される回転トルクが、前記差動アセンブリによって前記コネクタへ伝達され、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるが、回転トルクを前記手動インターフェースの前記ヘッドには伝達しない第１の中止モードと、
前記手動インターフェースの前記ヘッドに印加される回転トルクが、前記差動アセンブリによって前記コネクタへ伝達され、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるが、回転トルクを前記回転機器には伝達しない第２の中止モードと
の間で動作可能である、請求項６０〜６４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６６】
前記差動アセンブリが、
前記手動インターフェースと回転連係するように配置されたインターフェース側歯車と、
前記コネクタと回転連係するように配置されたコネクタ側歯車と、
前記回転機器と回転連係するように配置された差動ケースと、
同時に動くように前記差動ケースに動作可能に取り付けられたピニオンシャフトと、
それぞれ前記ピニオンシャフトによって支持され、前記インターフェース側歯車および前記コネクタ側歯車に噛合係合するように配置された１対のピニオン歯車と
を備える、請求項６５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６７】
前記駆動アセンブリに動作可能に取り付けられた差動ハウジングをさらに備え、
前記差動ハウジングが、前記差動アセンブリの前記差動ケースの少なくとも一部分を収容するように成形された差動チャンバを画定する、請求項６６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６８】
前記差動ハウジングが、差動軸を画定し、
前記差動アセンブリが前記第１の中止モードで動作するとき、前記差動ハウジングに対する前記差動ケースの前記差動軸の周りの回転が可能であり、
前記差動アセンブリが前記第２の中止モードで動作するとき、前記差動ハウジングに対する前記差動ケースの前記差動軸の周りの回転が抑制される、請求項６７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６９】
前記差動アセンブリが前記第２の中止モードで動作するとき、前記インターフェース側歯車および前記コネクタ側歯車の前記差動軸の周りの回転が可能である、請求項６８に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７０】
前記差動アセンブリが前記第１の中止モードで動作するとき、前記コネクタ側歯車の前記差動軸の周りの回転が可能である、請求項６９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７１】
前記差動アセンブリが前記第１の中止モードで動作するとき、前記インターフェース側歯車の前記差動軸の周りの回転が抑制される、請求項６９または７０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７２】
前記差動アセンブリの前記ピニオンシャフトが、ピニオン軸を画定し、
前記ピニオン歯車がそれぞれ、前記ピニオン軸の周りを回転することが可能である、請求項６８〜７１のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７３】
前記ピニオン軸が、前記差動軸に実質的に直交する、請求項７２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７４】
前記差動軸が、前記第２の軸に一致する、請求項６８〜７３のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７５】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記回転機器と前記コネクタとの間で回転連係するように介在する少なくとも１つの減速ギアセットを備え、これによって、前記回転機器の回転が前記ツールの回転とは異なる速度で生じる、請求項２７〜７４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７６】
前記少なくとも１つの減速ギアセットが、遊星ギアセットを備える、請求項７５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７７】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記第１の軸の周りの回転を前記第２の軸の周りの回転に変換するために、前記回転機器と前記コネクタとの間で回転連係するように介在する少なくとも１つのベベルギアセットを備える、請求項２７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７８】
前記ベベルギアセットが、前記回転機器の回転が前記ツールの回転とは異なる速度で生じるように構成された減速ギアセットを備える、請求項７７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７９】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記回転機器と前記ベベルギアセットとの間で回転連係するように介在する少なくとも１つの減速ギアセットをさらに備え、これによって、前記回転機器の回転が前記ツールの回転とは異なる速度で生じる、請求項７７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８０】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記ベベルギアセットと前記コネクタとの間で回転連係するように介在する少なくとも１つの減速ギアセットをさらに備え、これによって、前記回転機器の回転が前記ツールの回転とは異なる速度で生じる、請求項７７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８１】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記回転機器と前記ベベルギアセットとの間で回転連係するように介在する少なくとも１つの補助ギアセットをさらに備える、請求項８０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８２】
ガイドワイヤを受け取るように前記手動インターフェースおよび前記駆動アセンブリの前記コネクタを通って画定されたガイド孔をさらに備える請求項２７〜８１のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８３】
前記回転機器に動作可能に取り付けられ、かつ前記駆動アセンブリを前記回転機器に解放可能に固定するように構成された結合器をさらに備える請求項２７〜８２のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８４】
前記結合器が、前記手術用ロボットによって選択的に維持される異なる軌道に沿って前記第２の軸を前記回転機器に対して選択的に位置決めすることを容易にするために、前記駆動アセンブリを前記回転機器に対して複数の方位で固定するように構成される、請求項８３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８５】
前記複数の方位が、
前記駆動アセンブリの前記第２の軸と前記取付具の基準部分との間に画定された基準方位と、
第１の回転方向における前記第１の軸の周りの前記回転機器に対する前記駆動アセンブリの回転によって画定された第１の方位と、
前記第１の回転方向とは異なる第２の回転方向における前記第１の軸の周りの前記回転機器に対する前記駆動アセンブリの回転によって画定された第２の方位と
を含む、請求項８４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８６】
前記回転機器に対する前記駆動アセンブリの前記方位を判定するように、前記回転機器と前記駆動アセンブリとの間に介在する方位センサ配置体をさらに備える、請求項８４または８５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８７】
前記方位センサ配置体が、
前記駆動アセンブリに動作可能に取り付けられた方位用発信体と、
前記回転機器に対する前記駆動アセンブリの前記方位に対応する前記方位用発信体の位置を判定するように前記回転機器に動作可能に取り付けられた方位検出器と
を備える、請求項８６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８８】
前記第２の軸が、前記第１の軸と交差する、請求項２７〜８７のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８９】
前記第２の軸が、前記第１の軸に実質的に直交する、請求項２７〜８８のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９０】
手術用ロボットによって選択的に維持される異なる軌道に沿って手術部位でツールを駆動するエンドエフェクタであって、
前記手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、
前記取付具に結合され、第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータを備える回転機器と、
前記回転機器からの回転を前記第１の軸とは異なる第２の軸の周りの回転に変換するギアトレイン、および前記第２の軸の周りを回転するように前記ツールを解放可能に固定するように構成されたコネクタを備える駆動アセンブリと、
前記回転機器に動作可能に取り付けられ、前記手術用ロボットによって選択的に維持される異なる軌道に沿って前記第２の軸を前記回転機器に対して選択的に位置決めするために、前記駆動アセンブリを前記回転機器に複数の方位で解放可能に固定するように構成され結合器と
を備えているエンドエフェクタ。
【請求項９１】
前記複数の方位が、
前記駆動アセンブリの前記第２の軸と前記取付具の基準部分との間に画定された基準方位と、
第１の回転方向における前記第１の軸の周りの前記回転機器に対する前記駆動アセンブリの回転によって画定された第１の方位と、
前記第１の回転方向とは異なる第２の回転方向における前記第１の軸の周りの前記回転機器に対する前記駆動アセンブリの回転によって画定された第２の方位と
を含む、請求項９０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９２】
前記回転機器に対する前記駆動アセンブリの前記方位を判定するように、前記回転機器と前記駆動アセンブリとの間に介在する方位センサ配置体をさらに備える請求項９０または９１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９３】
前記方位センサ配置体が、
前記駆動アセンブリに動作可能に取り付けられた方位用発信体と、
前記回転機器に対する前記駆動アセンブリの前記方位に対応する前記方位用発信体の位置を判定するように前記回転機器に動作可能に取り付けられた方位検出器と
を備える、請求項９２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９４】
前記駆動アセンブリと連係する手動インターフェースをさらに備え、
前記手動インターフェースが、使用者から印加された力を受け取って前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるための回転トルクに変換するように配置される、請求項９０〜９３のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９５】
前記手動インターフェースに取り付けるためのハンドルアセンブリをさらに備え、これによって、前記ハンドルアセンブリに印加される力が、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させる、請求項９４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９６】
前記ハンドルアセンブリが、前記手動インターフェースに解放可能に取付け可能である、請求項９５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９７】
前記手動インターフェースが、前記第２の軸の周りを回転するように配置されたヘッドを備え、
前記ハンドルアセンブリが、前記使用者によって前記ハンドルアセンブリに印加される力に応答して同時に回転すべく、前記手動インターフェースの前記ヘッドを受け取るように成形された動力伝達具を備える、請求項９５または９６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９８】
前記ハンドルアセンブリが、
前記使用者によって印加される力を受け取るハンドル本体と、
前記ハンドル本体および前記動力伝達具が前記第２の軸の周りを第３の回転方向に同時に回転することを可能にし、前記動力伝達具が前記ハンドル本体に対して前記第３の回転方向とは反対の第４の回転方向に回転することを中止するように、前記ハンドル本体と前記動力伝達具との間に介在するラチェット機構と
をさらに備える、請求項９７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９９】
前記駆動アセンブリが、前記手動インターフェースと前記ギアトレインとの間に介在するクラッチ機構をさらに備え、
前記クラッチ機構が、
前記回転機器によって生成される回転トルクが、前記ギアトレインによって伝達され、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるが、前記手動インターフェースの前記ヘッドを回転させない第１のモードと、
前記ハンドルアセンブリに印加される力が、前記ヘッドおよび前記動力伝達具を同時に回転させて、前記ギアトレインによってトルクを伝達し、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させる第２のモードと
の間で動作可能である、請求項９７または９８に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１００】
前記クラッチ機構が、前記使用者によって前記ハンドルアセンブリに印加される力に応答して、前記第１のモードから前記第２のモードへ動く、請求項９９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０１】
前記クラッチ機構が、前記クラッチ機構を前記第２のモードから前記第１のモードの方へ動かすように配置されたクラッチ付勢要素をさらに備える、請求項９９または１００に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０２】
前記回転機器と、前記コネクタと、前記手動インターフェースとの間に介在する差動アセンブリをさらに備え、
前記差動アセンブリが、
前記回転機器によって生成される回転トルクが、前記差動アセンブリによって前記コネクタへ伝達され、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させ、前記手動インターフェースの前記ヘッドへ伝達され、前記手動インターフェースで触覚トルクフィードバックを提供する触覚モードと、
前記回転機器によって生成される回転トルクが、前記差動アセンブリによって前記コネクタへ伝達され、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるが、回転トルクを前記手動インターフェースの前記ヘッドには伝達しない第１の中止モードと、
前記手動インターフェースの前記ヘッドに印加される回転トルクが、前記差動アセンブリによって前記コネクタへ伝達され、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるが、回転トルクを前記回転機器には伝達しない第２の中止モードと
の間で動作可能である、請求項９７〜１０１のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０３】
前記差動アセンブリが、
前記手動インターフェースと回転連係するように配置されたインターフェース側歯車と、
前記コネクタと回転連係するように配置されたコネクタ側歯車と、
前記回転機器と回転連係するように配置された差動ケースと、
同時に動くように前記差動ケースに動作可能に取り付けられたピニオンシャフトと、
それぞれ前記ピニオンシャフトによって支持され、前記インターフェース側歯車および前記コネクタ側歯車に噛合係合するように配置された１対のピニオン歯車と
を備える、請求項１０２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０４】
前記駆動アセンブリに動作可能に取り付けられた差動ハウジングをさらに備え、
前記差動ハウジングが、前記差動アセンブリの前記差動ケースの少なくとも一部分を収容するように成形された差動チャンバを画定する、請求項１０３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０５】
前記差動ハウジングが、差動軸を画定し、
前記差動アセンブリが前記第１の中止モードで動作するとき、前記差動ハウジングに対する前記差動ケースの前記差動軸の周りの回転が可能であり、
前記差動アセンブリが前記第２の中止モードで動作するとき、前記差動ハウジングに対する前記差動ケースの前記差動軸の周りの回転が抑制される、請求項１０４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０６】
前記差動アセンブリが前記第２の中止モードで動作するとき、前記インターフェース側歯車および前記コネクタ側歯車の前記差動軸の周りの回転が可能である、請求項１０５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０７】
前記差動アセンブリが前記第１の中止モードで動作するとき、前記コネクタ側歯車の前記差動軸の周りの回転が可能である、請求項１０６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０８】
前記差動アセンブリが前記第１の中止モードで動作するとき、前記インターフェース側歯車の前記差動軸の周りの回転が抑制される、請求項１０６または１０７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０９】
前記差動アセンブリの前記ピニオンシャフトが、ピニオン軸を画定し、
前記ピニオン歯車がそれぞれ、前記ピニオン軸の周りを回転することが可能である、請求項１０５〜１０８のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１０】
前記ピニオン軸が、前記差動軸に実質的に直交する、請求項１０９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１１】
前記差動軸が、前記第２の軸に一致する、請求項１０５〜１１０のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１２】
前記手動インターフェースが、前記使用者から印加された回転力を受け取るために、前記第２の軸の周りを回転するように配置されたヘッドを備える、請求項９４〜１１１のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１３】
前記駆動アセンブリに動作可能に取り付けられた保護カバーをさらに備え、
前記保護カバーが、
前記第２の軸が前記保護カバーの少なくとも一部分と交差して、前記手動インターフェースへのアクセスを制限する第１の保護位置と、
前記保護カバーが前記第２の軸から隔置されて、前記手動インターフェースへのアクセスを促進する第２の保護位置と
の間を前記第２の軸に対して動くように配置される、請求項１１２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１４】
前記保護カバーが、保護ポケットを画定する保護体を備え、
前記保護ポケットが、前記第１の保護位置で前記手動インターフェースの少なくとも一部分を収容するように成形される、請求項１１３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１５】
前記保護体が、前記第１の保護位置と前記第２の保護位置との間で保護軸の周りを旋回するように、前記駆動アセンブリに動作可能に取り付けられた保護ヒンジを備える、請求項１１４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１６】
前記保護軸が、前記第２の軸に実質的に直交して配置される、請求項１１５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１７】
前記保護軸が、前記第１の軸に実質的に直交して配置される、請求項１１５または１１６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１８】
ガイドワイヤを受け取るように前記手動インターフェースおよび前記駆動アセンブリの前記コネクタを通って画定されたガイド孔をさらに備える請求項９４〜１１７のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１９】
操作具アセンブリをさらに備え、
前記操作具アセンブリが、
使用者の手を支持するグリップと、
前記回転機器と連係し、使用者によって係合されると、前記回転機器を駆動し、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるように配置された入力操作具と、
複数の操作具アセンブリ位置間で前記回転機器に対して動くように、前記グリップおよび前記入力操作具を支持するフレームと
を備える、請求項９０〜１１８のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２０】
前記操作具アセンブリが、前記フレームに結合された保持器をさらに備え、
前記保持器および前記回転機器のうちの一方が、ロック位置とロック解除位置との間を選択的に可動であるプランジャを備え、
前記保持器および前記回転機器のうちの他方が、複数の受入部を有するキャッチを備え、
前記複数の受入部がそれぞれ、前記プランジャを前記ロック位置で受け取って前記操作具アセンブリ位置のうちの一方を画定するように成形される、請求項１１９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２１】
前記キャッチが、略環状の形状を有し、
前記受入部が、前記キャッチの周りで互いから径方向に隔置される、請求項１２０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２２】
前記保持器が、前記プランジャと連係する解放レバーを備え、
前記解放レバーが、前記使用者によって係合されると、前記ロック位置と前記ロック解除位置との間の前記プランジャの動きを容易にするように配置される、請求項１２０または１２１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２３】
前記フレームが、前記複数の操作具アセンブリ位置間を前記回転機器に対して回転するように前記操作具アセンブリを支持する、請求項１２０〜１２２のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２４】
前記回転機器が、ジャーナルを備え、
前記操作具アセンブリが、前記フレームに動作可能に取り付けられた支承面を備え、前記支承面が、前記ジャーナルに係合するように配置され、これによって、前記操作具アセンブリが、操作軸の周りで前記複数の操作具アセンブリ位置間を前記回転機器に対して選択的に可動である、請求項１２３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２５】
前記操作軸が、前記第１の軸に一致する、請求項１２４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２６】
前記操作具アセンブリの前記フレームが、
前記複数の操作具アセンブリ位置間を同時に動くように前記保持器に結合された第１のフレーム本体と、
複数のグリップ位置間を前記第１のフレーム本体に対して動くように前記グリップおよび前記入力操作具を支持する第２のフレーム本体と
を備える、請求項１２３〜１２５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２７】
前記複数のグリップ位置が、
前記第２のフレーム本体の少なくとも一部分が前記手動インターフェースへのアクセスを制限し、前記入力操作具が、前記使用者によって係合されると、前記回転機器を駆動して前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるように配置される第１のグリップ位置と、
前記第２のフレーム本体が、前記使用者から印加された力を受け取って前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させることを容易にするように、前記手動インターフェースに対して隔置関係で配置される第２のグリップ位置と
を含む、請求項１２６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２８】
前記第２のフレーム本体が、前記複数のグリップ位置間の動きに依存することなく、前記複数の操作具アセンブリ位置間を前記第１のフレーム本体と同時に動くように配置される、請求項１２６または１２７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２９】
前記駆動アセンブリと連係する手動インターフェースをさらに備え、
前記手動インターフェースが、使用者から印加された力を受け取り、前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるための回転トルクに変換するように配置され、
前記複数の操作具アセンブリ位置が、
前記操作具アセンブリが前記使用者によって係合されると、前記回転機器を駆動して前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるように配置される第１の操作具アセンブリ位置と、
前記手動インターフェースが、前記使用者から印加された力を受け取って前記ツールを前記第２の軸の周りで回転させるように配置される第２の操作具アセンブリ位置と
を含む、請求項１１９〜１２８のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３０】
前記第１および第２の操作具アセンブリ位置間の前記回転機器に対する前記操作具アセンブリの位置を判定するように、前記回転機器と前記操作具アセンブリとの間に介在するアセンブリセンサ配置体をさらに備える請求項１２９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３１】
前記第２の軸が、前記第１の操作具アセンブリ位置で、前記操作具アセンブリの少なくとも一部分と交差する、請求項１２９または１３０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３２】
前記操作具アセンブリが前記第１および第２の操作具アセンブリ位置のうちの一方にあるとき、前記操作具アセンブリの前記グリップが、前記第２の軸に実質的に平行である、請求項１２９〜１３１のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３３】
前記操作具アセンブリが前記第１および第２の操作具アセンブリ位置のうちの一方にあるとき、前記操作具アセンブリの前記グリップが、前記第２の軸に実質的に直交する、請求項１２９〜１３２のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３４】
前記操作具アセンブリが前記第１および第２の操作具アセンブリ位置のうちの他方にあるとき、前記操作具アセンブリの前記グリップが、前記第２の軸に実質的に平行である、請求項１３３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３５】
前記操作具アセンブリが前記第１の操作具アセンブリ位置にあるとき、前記操作具アセンブリの少なくとも一部分が、前記手動インターフェースへのアクセスを制限する、請求項１２９〜１３４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３６】
前記第１の操作具アセンブリ位置から前記第２の操作具アセンブリ位置への動きが、前記使用者から印加された力を受け取るように前記手動インターフェースのアクセスを促進する、請求項１２９〜１３５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３７】
前記操作具アセンブリの前記入力操作具が、前記回転機器によって生成される回転トルクを制御するために、第１の入力位置と第２の入力位置との間を前記グリップに対して動くように配置される、請求項１１９〜１３６のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３８】
前記操作具アセンブリが、前記入力操作具と連係する操作用発信体をさらに備え、
前記回転機器が、前記第１および第２の入力位置間の前記入力操作具の動きに対応する前記操作用発信体の位置を判定する操作検出器をさらに備える、請求項１３７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３９】
前記第１および第２の入力位置間の前記入力操作具の動きを、前記操作用発信体の対応する動きに変換するために、前記入力操作具と前記操作用発信体との間に介在するリンク機構をさらに備える請求項１３８に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４０】
前記リンク機構が、前記操作用発信体と連係するフォーク形状体を備え、
前記フォーク形状体が、前記操作具アセンブリが前記複数の操作具アセンブリ位置間を動くと、前記第１の軸の周りを回転するように配置され、
前記フォーク形状体が、前記入力操作具が前記第１および第２の入力位置間を動くと、前記第１の軸に沿って並進するようにさらに配置される、請求項１３９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４１】
前記フォーク形状体が、内側摺動接触面および１対の内側阻止面を画定し、
前記操作用発信体を支持するキャリアをさらに備え、
前記キャリアが、外側摺動接触面および１対の外側阻止面を画定し、
前記外側摺動接触面が、前記フォーク形状体の前記内側摺動接触面に係合して、前記キャリアを動かすことなく、前記フォーク形状体が前記第１の軸の周りを回転することを可能にし、
前記１対の外側阻止面がそれぞれ、前記フォーク形状体の前記１対の内側阻止面に係合して、前記フォーク形状体および前記キャリアが前記第１の軸に沿って同時に並進することを容易にする、請求項１４０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４２】
前記回転機器が、前記操作検出器に隣接して配置されたスロットを画定し、
前記キャリアが、前記第１および第２の入力位置間の前記入力操作具の動きによって生じる前記第１の軸に沿った前記フォーク形状体の対応する並進に応答して並進するように前記スロットに沿って支持されたボスをさらに備える、請求項１４３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４３】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記回転機器と前記コネクタとの間で回転連係するように介在する少なくとも１つの減速ギアセットを備え、これによって、前記回転機器の回転が前記ツールの回転とは異なる速度で生じる、請求項９０〜１４２のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４４】
前記少なくとも１つの減速ギアセットが、遊星ギアセットを備える、請求項１４３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４５】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記第１の軸の周りの回転を前記第２の軸の周りの回転に変換するために、前記回転機器と前記コネクタとの間で回転連係するように介在する少なくとも１つのベベルギアセットを備える、請求項９０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４６】
前記ベベルギアセットが、前記回転機器の回転が前記ツールの回転とは異なる速度で生じるように構成された減速ギアセットを備える、請求項１４５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４７】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記回転機器と前記ベベルギアセットとの間で回転連係するように介在する少なくとも１つの減速ギアセットをさらに備え、これによって、前記回転機器の回転が前記ツールの回転とは異なる速度で生じる、請求項１４５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４８】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記ベベルギアセットと前記コネクタとの間で回転連係するように介在する少なくとも１つの減速ギアセットをさらに備え、これによって、前記回転機器の回転が前記ツールの回転とは異なる速度で生じる、請求項１４５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４９】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記回転機器と前記ベベルギアセットとの間で回転連係するように介在する少なくとも１つの補助ギアセットをさらに備える、請求項１４８に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１５０】
前記第２の軸が、前記第１の軸と交差する、請求項９０〜１４９のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１５１】
前記第２の軸が、前記第１の軸に実質的に直交する、請求項９０〜１５０のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１５２】
手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位に対してツールを案内するエンドエフェクタであって、前記ツールが、第１のツールと、前記第１のツールとは異なる第２のツールとを含む、エンドエフェクタにおいて、
前記手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、
前記取付具に結合され、第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータを備える回転機器と、
前記回転機器からの前記第１の軸の周りの回転を第２の軸の周りの回転に変換するギアトレイン、前記ギアトレインと回転連係して、第１の駆動比で前記第２の軸の周りを同時に回転するように前記第１のツールを解放可能に固定するように配置された第１の回転係止具、前記ギアトレインと連係して、前記第１の駆動比とは異なる第２の駆動比で前記第２の軸の周りを同時に回転するように前記第２のツールを解放可能に固定するように配置された第２の回転係止具、ならびに前記手術用ロボットによって維持される前記軌道に沿って前記駆動アセンブリと同時に並進するように前記第１のツールおよび前記第２のツールのうちの一方を解放可能に固定する軸方向係止具を備える駆動アセンブリと
を備え、
前記軸方向係止具が、
前記第２の軸に沿った前記駆動アセンブリと前記固定ツールとの間の相対運動が可能である解放形態と、
前記第２の軸に沿った前記駆動アセンブリと前記固定ツールとの間の相対運動が制限されるロック形態と
の間で動作可能である、エンドエフェクタ。
【請求項１５３】
手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でツールを駆動するエンドエフェクタであって、前記ツールが、第１のツールと、前記第１のツールとは異なる第２のツールとを含む、前記エンドエフェクタにおいて、
前記手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、
前記取付具に結合され、第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータを備える回転機器と、
前記回転機器からの回転を前記第１の軸とは異なる第２の軸の周りの回転に変換するギアトレイン、前記第２の軸の周りを回転するように前記第１のツールおよび前記第２のツールのうちの一方を解放可能に固定するように構成されたコネクタ、ならびに前記回転機器と前記コネクタとの間で回転連係するように介在する伝動装置を備える駆動アセンブリと
を備え、
前記伝動装置が、第１のギアセット、第２のギアセット、および変換カラーを備え、
前記変換カラーが、
前記変換カラーが前記第１のギアセットに係合して、第１の駆動比で前記回転機器と前記コネクタとの間で回転を変換する第１のカラー位置と、
前記変換カラーが前記第２のギアセットに係合して、前記第１の駆動比とは異なる第２の駆動比で前記回転機器と前記コネクタとの間で回転を変換する第２のカラー位置と
の間を動くように配置される、エンドエフェクタ。
【請求項１５４】
前記伝動装置が、前記第１のカラー位置と前記第２のカラー位置との間を同時に動くように、前記変換カラーに動作可能に取り付けられた伝動リンク機構をさらに備え、
前記伝動リンク機構が、前記第２のツールが前記駆動アセンブリの前記コネクタに固定されたとき、前記第２のツールの少なくとも一部分に係合して、前記変換カラーを前記第２のカラー位置へ動かすように配置された切換器を画定する、請求項１５３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１５５】
前記伝動装置が、前記変換カラーを前記第１のカラー位置の方へ動かすように配置されたリンク機構付勢要素をさらに備える、請求項１５４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１５６】
前記切換器が、前記第１のツールが前記駆動アセンブリの前記コネクタに固定されたとき、前記変換カラーを前記第１のカラー位置へ動かすように配置される、請求項１５５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１５７】
手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位にパイロット孔を形成する方法であって、
アクチュエータ、駆動アセンブリ、手動インターフェース、および操作具アセンブリを支持するエンドエフェクタを前記手術用ロボットに取り付けることと、
第２の軸に沿って前記駆動アセンブリに回転切断ツールを取り付けることと、
前記第２の軸を前記軌道と位置合わせして、前記回転切断ツールを前記手術部位に位置決めすることと、
前記操作具アセンブリに係合して、前記アクチュエータによって第１の軸の周りに回転トルクを生成し、前記駆動アセンブリによって前記アクチュエータからの前記第１の軸の周りのトルクを変換して、前記回転切断ツールを前記第２の軸の周りで回転させることと、
前記手術部位で前記軌道に沿って前記回転切断ツールを第１の深さまで前進させることと、
前記第１の軸の周りの回転を中止することと、
前記手動インターフェースを提示するように前記操作具アセンブリを位置決めすることと、
前記手動インターフェースに力を印加して、前記回転切断ツールを前記第２の軸の周りで回転させることと、
前記手術部位で前記軌道に沿って前記回転切断ツールを前記第１の深さより大きい第２の深さまで前進させることと
を含む方法。
【請求項１５８】
手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位に固定具を設置する方法であって、
アクチュエータ、駆動アセンブリ、手動インターフェース、および操作具アセンブリを支持するエンドエフェクタを前記手術用ロボットに取り付けることと、
第２の軸に沿って前記駆動アセンブリにツールを取り付けることと、
前記固定具を前記ツールに取り付けることと、
前記第２の軸を前記軌道と位置合わせして、前記固定具を前記手術部位に隣接して位置決めすることと、
前記操作具アセンブリに係合して、前記アクチュエータによって第１の軸の周りに回転トルクを生成し、前記駆動アセンブリによって前記アクチュエータからの前記第１の軸の周りのトルクを変換して、前記ツールおよび前記固定具を前記第２の軸の周りで回転させることと、
前記手術部位で前記軌道に沿って前記ツールおよび前記固定具を第１の深さまで前進させることと、
前記第１の軸の周りの回転を中止することと、
前記手動インターフェースを提示するように前記操作具アセンブリを位置決めすることと、
前記手動インターフェースに力を印加して、前記ツールおよび前記固定具を前記第２の軸の周りで回転させることと、
前記手術部位で前記軌道に沿って前記固定具を前記第１の深さより大きい第２の深さまで前進させることと
を含む方法。
【請求項１５９】
手術用ロボットによって維持されるそれぞれの第１および第２の軌道に沿って手術部位に第１および第２の固定具を設置する方法であって、
アクチュエータ、駆動アセンブリ、手動インターフェース、および操作具アセンブリを支持するエンドエフェクタを前記手術用ロボットに取り付けることと、
第２の軸に沿って前記駆動アセンブリにツールを取り付けることと、
前記第１の固定具を前記ツールに取り付けることと、
前記第２の軸を前記第１の軌道と位置合わせして、前記第１の固定具を前記手術部位に隣接して位置決めすることと、
前記操作具アセンブリに係合して、前記アクチュエータによって第１の軸の周りに回転トルクを生成し、前記駆動アセンブリによって前記アクチュエータからの前記第１の軸の周りのトルクを変換して、前記ツールおよび前記第１の固定具を前記第２の軸の周りで回転させることと、
前記手術部位で前記第１の軌道に沿って前記ツールおよび前記第１の固定具を第１の深さまで前進させることと、
前記第１の軸の周りの回転を中止することと、
前記手動インターフェースを提示するように前記操作具アセンブリを位置決めすることと、
前記手動インターフェースに力を印加して、前記ツールおよび前記第１の固定具を前記第２の軸の周りで回転させることと、
前記手術部位で前記第１の軌道に沿って前記ツールおよび前記第１の固定具を前記第１の深さより大きい第２の深さまで前進させることと、
前記第１の固定具を前記ツールから解放することと、
前記第２の固定具を前記ツールに取り付けることと、
前記第２の軸を前記第２の軌道と位置合わせして、前記第２の固定具を前記手術部位に隣接して位置決めすることと、
前記操作具アセンブリに係合して、前記アクチュエータによって前記第１の軸の周りに回転トルクを生成することと、
前記駆動アセンブリによって前記アクチュエータからの前記第１の軸の周りのトルクを変換して、前記ツールおよび前記第２の固定具を前記第２の軸の周りで回転させることと、
前記手術部位で前記第２の軌道に沿って前記ツールおよび前記第２の固定具を第３の深さまで前進させることと、
前記第１の軸の周りの回転を中止することと、
前記手動インターフェースを提示するように前記操作具アセンブリを位置決めすることと、
前記手動インターフェースに力を印加して、前記ツールおよび前記第２の固定具を前記第２の軸の周りで回転させることと、
前記手術部位で前記第２の軌道に沿って前記ツールおよび前記第２の固定具を前記第３の深さより大きい第４の深さまで前進させることと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本特許出願は、それぞれ開示が全体として参照により本明細書に組み込まれている、２０１８年１月２６日出願の米国仮特許出願第６２／６２２，３０６号および２０１８年１０月１２日出願の米国仮特許出願第６２／７４４，８７８号に対する優先権および利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
手術用ロボットシステムは、多くの場合、様々なタイプの手術処置を実施する医療従事者を支援するために使用される。この目的で、外科医は、手術中に様々なツール、構成要素、プロテーゼなどの案内、位置決め、移動、作動、または他の方法の操作を行うために、手術用ロボットを使用することができる。
【０００３】
手術用ロボットは、複数の異なるタイプの手術処置を実行する外科医を支援するために使用することができることが理解されよう。実例として、手術用ロボットは、患者の移動性の改善、痛みの軽減、後の負傷または損傷リスクの緩和などを助けることなどのために、患者の体の１つまたは複数の部分の矯正、安定化、切除、または置換を伴う処置で一般に使用される。
【０００４】
説明的な例として、多くのタイプの脊椎処置（例えば、後方経路腰椎椎体間固定術「ＰＬＩＦ」）において、ロボットシステムは、有利には、患者の脊椎の椎骨内の個別の位置で椎弓根スクリューの適切な設置を容易にすることを助ける。椎弓根スクリューは、固定具として働き、典型的に、追加の固定ハードウェア（例えば、安定化ロッド）と協働して、固定された椎骨間の動きを制限し、それにより、隣接する椎骨間に配置された骨移植片をともにうまく固定することができることを確実にすることを助ける。
【０００５】
患者が椎弓根スクリューの配置を伴う手術を必要とするとき、患者の解剖学的構造（例えば、患者の脊椎の椎骨）の視覚化を助けるために、術前撮像および／または術中撮像が外科医によって利用されることが多い。外科医は、典型的に、患者の解剖学的構造から捕捉した画像、画像から作成した３Ｄモデルなどの術前撮像に基づいて、椎弓根スクリューをどこに配置するかを計画する。計画は、術前画像および／または３Ｄモデル内で所望の姿勢を識別することなどによって、椎弓根スクリューを配置すべき特定の椎骨に対する各椎弓根スクリューの所望の位置および方位（すなわち、姿勢）を判定することを含む。設定された後、計画は、実行のためにロボットシステムへ伝達される。
【０００６】
典型的に、ロボットシステムは、ロボットアームを有する手術用ロボットを備え、ロボットアームは、配置すべき椎弓根スクリューの所望の方位と位置合わせされた所望の軌道に沿って、患者の上にツールガイドを位置決めする。ロボットシステムはまた、ロボットアームが外科医の計画に従って所望の軌道に沿ってツールガイドを位置決めすることができるように、患者の解剖学的構造に対するツールガイドの位置を判定するためのナビゲーションシステムを備える。いくつかの場合、ナビゲーションシステムは、手術用ロボットおよび患者の体に取り付けられた追跡デバイスを含み、したがって、ロボットシステムは、所望の軌道を維持するように必要に応じてツールガイドを動的に動かすことによって、手術処置中の動きを監視し、それに応答することができる。
【０００７】
低侵襲手術技法では、ツールガイドが所望の軌道と位置合わせされた後、外科医は概して、手術部位の椎骨に隣接して患者の体に作られた切開部内へ延びるツールガイドによって、カニューレを位置決めする。次いで外科医は、手持ち式ドリルにドリルビットを取り付け、ドリルビットをカニューレ内へ挿入し、ドリルを作動させて、椎弓根スクリューのためのパイロット孔を形成する。次いで外科医は、ドリルビットを取り外し、次に手持ち式動力伝達具によって椎弓根スクリューをパイロット孔内の定位置へ駆動して、椎弓根スクリューを椎骨内へ設置する。
【０００８】
上述したタイプの脊椎手術技法では、ロボットアームはあまり十分に利用されておらず、パイロット孔の形成または椎弓根スクリューを実際に設置することにほとんどまたはまったく関与していない。さらに、軌道を維持することができる手術用システムの能力によってもたらされる利点にもかかわらず、従来の低侵襲技法では、単一の椎弓根スクリューを設置するときにロボットアームの位置を何度か変える必要があることが多い。この位置変えの頻度および程度は、とりわけ、利用されている手術技法の特有のタイプ、外科医の好み、ならびに椎弓根スクリュー、ガイドツール、ドリル、および手術用ロボット自体の構成に依存する。
【０００９】
さらに、単一の手術中に通常は複数の椎弓根スクリューが設置される（例えば、２つの隣接する椎骨の左右の椎体間固定術では合計４つの椎弓根スクリューが用いられることが多い）ため、外科医の手法を邪魔することなく異なる軌道間でロボットアームを効率的に関節動作させることが困難になる可能性がある。さらに、いくつかの状況では、異なる軌道間での実現および／または各軌道に沿った一貫した手法の外科医への提供のために、ロボットアームの必要な関節動作を実行することができないとき、手術用ロボット自体の位置を患者の体に対して変なければならないことがある。
【００１０】
したがって、これらの問題の１つまたは複数に対処することが、当技術分野で依然として必要とされている。
【発明の概要】
【００１１】
本開示は、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でツールを駆動するエンドエフェクタを提供する。エンドエフェクタは、手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、取付具に結合され、第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータを備える回転機器とを備える。エンドエフェクタはまた、回転機器からの回転を第１の軸とは異なる第２の軸の周りの回転に変換するギアトレイン、および第２の軸の周りを回転するようにツールを解放可能に固定するように構成されたコネクタを有する駆動アセンブリを備える。エンドエフェクタはまた、使用者の手を支持するグリップ、および回転機器と連係する入力操作具を有する操作具アセンブリを備える。入力操作具は、使用者によって係合されると、回転機器を駆動してツールを第２の軸の周りで回転させるように配置される。エンドエフェクタはまた、駆動アセンブリと連係する手動インターフェースを備える。手動インターフェースは、使用者から印加された力を受け取り、ツールを第２の軸の周りで回転させるための回転トルクに変換するように配置される。
【００１２】
本開示はまた、手術用ロボットによって選択的に維持される異なる軌道に沿って手術部位でツールを駆動するエンドエフェクタを提供する。エンドエフェクタは、手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、取付具に結合され、第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータを備える回転機器とを備える。エンドエフェクタはまた、回転機器からの回転を第１の軸とは異なる第２の軸の周りの回転に変換するギアトレイン、および第２の軸の周りを回転するようにツールを解放可能に固定するように構成されたコネクタを有する駆動アセンブリを備える。結合器が回転機器に動作可能に取り付けられ、この結合器は、手術用ロボットによって維持される異なる軌道に沿って第２の軸を回転機器に対して選択的に位置決めするために、駆動アセンブリを回転機器に複数の方位で解放可能に固定するように構成される。
【００１３】
本開示はまた、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でツールを駆動するエンドエフェクタを提供し、ツールは、インターフェース端および作業端を有する。エンドエフェクタは、手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、取付具に結合され、第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータとを備える。エンドエフェクタはまた、駆動アセンブリを備え、駆動アセンブリは、アクチュエータからの第１の軸の周りの回転を第２の軸の周りの回転に変換するギアトレインと、第２の軸の周りを回転するように支持された駆動導管と、第２の軸の周りを同時に回転するようにツールを解放可能に固定するように駆動導管に動作可能に取り付けられた第１の回転係止具と、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って駆動導管と同時に並進するようにツールを解放可能に固定する軸方向係止具とを備える。軸方向係止具は、第２の軸に沿った駆動アセンブリとツールとの間の相対運動が可能である解放形態と、第２の軸に沿った駆動アセンブリとツールとの間の相対運動が制限されるロック形態との間で動作可能である。
【００１４】
本開示はまた、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位に対してツールを案内するエンドエフェクタを提供し、ツールは、第１のツールと、第１のツールとは異なる第２のツールとを含む。エンドエフェクタは、手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、取付具に結合され、第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータを備える回転機器とを備える。エンドエフェクタはまた、回転機器からの第１の軸の周りの回転を第２の軸の周りの回転に変換するギアトレイン、ギアトレインと回転連係して、第１の駆動比で第２の軸の周りを同時に回転するように第１のツールを解放可能に固定するように配置された第１の回転係止具、ギアトレインと連係して、第１の駆動比とは異なる第２の駆動比で第２の軸の周りを同時に回転するように第２のツールを解放可能に固定するように配置された第２の回転係止具、ならびに手術用ロボットによって維持される軌道に沿って駆動アセンブリと同時に並進するように第１のツールおよび第２のツールのうちの一方を解放可能に固定する軸方向係止具を有する駆動アセンブリを備える。軸方向係止具は、第２の軸に沿った駆動アセンブリと固定ツールとの間の相対運動が可能である解放形態と、第２の軸に沿った駆動アセンブリと固定ツールとの間の相対運動が制限されるロック形態との間で動作可能である。
【００１５】
本開示はまた、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でツールを駆動するエンドエフェクタを提供し、ツールは、第１のツールと、第１のツールとは異なる第２のツールとを含む。エンドエフェクタは、手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、取付具に結合され、第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータを備える回転機器とを備える。エンドエフェクタはまた、回転機器からの回転を第１の軸とは異なる第２の軸の周りの回転に変換するギアトレイン、第２の軸の周りを回転するように第１のツールおよび第２のツールのうちの一方を解放可能に固定するように構成されたコネクタ、ならびに回転機器とコネクタとの間で回転連係するように介在する伝動装置を有する駆動アセンブリを備える。伝動装置は、第１のギアセット、第２のギアセット、および変換カラーを備え、変換カラーは、変換カラーが第１のギアセットに係合して、第１の駆動比で回転機器とコネクタとの間で回転を変換する第１のカラー位置と、変換カラーが第２のギアセットに係合して、第１の駆動比とは異なる第２の駆動比で回転機器とコネクタとの間で回転を変換する第２のカラー位置との間を動くように配置される。
【００１６】
本開示はまた、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位にパイロット孔を形成する方法を提供する。この方法は、アクチュエータ、駆動アセンブリ、手動インターフェース、および操作具アセンブリを支持するエンドエフェクタを手術用ロボットに取り付けることを含む。この方法はまた、第２の軸に沿って駆動アセンブリに回転切断ツールを取り付けることと、第２の軸を軌道と位置合わせして、回転切断ツールを手術部位に位置決めすることと、操作具アセンブリに係合して、アクチュエータによって第１の軸の周りに回転トルクを生成し、駆動アセンブリによってアクチュエータからの第１の軸の周りのトルクを変換して、回転切断ツールを第２の軸の周りで回転させることとを含む。この方法はまた、手術部位で軌道に沿って回転切断ツールを第１の深さまで前進させることと、第１の軸の周りの回転を中止することと、手動インターフェースを提示するように操作具アセンブリを位置決めすることと、手動インターフェースに力を印加して、回転切断ツールを第２の軸の周りで回転させることと、手術部位で軌道に沿って回転切断ツールを第１の深さより大きい第２の深さまで前進させることとを含む。
【００１７】
本開示はまた、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位に固定具を設置する方法を提供する。この方法は、アクチュエータ、駆動アセンブリ、手動インターフェース、および操作具アセンブリを支持するエンドエフェクタを手術用ロボットに取り付けることを含む。この方法はまた、第２の軸に沿って駆動アセンブリにツールを取り付けることと、固定具をツールに取り付けることと、第２の軸を軌道と位置合わせして、固定具を手術部位に隣接して位置決めすることと、操作具アセンブリに係合して、アクチュエータによって第１の軸の周りに回転トルクを生成し、駆動アセンブリによってアクチュエータからの第１の軸の周りのトルクを変換して、ツールおよび固定具を第２の軸の周りで回転させることとを含む。この方法はまた、手術部位で軌道に沿ってツールおよび固定具を第１の深さまで前進させることと、第１の軸の周りの回転を中止することと、手動インターフェースを提示するように操作具アセンブリを位置決めすることと、手動インターフェースに力を印加して、ツールおよび固定具を第２の軸の周りで回転させることと、手術部位で軌道に沿って固定具を第１の深さより大きい第２の深さまで前進させることとを含む。
【００１８】
本開示はまた、手術用ロボットによって維持されるそれぞれ第１および第２の軌道に沿って手術部位に第１および第２の固定具を設置する方法を提供する。この方法は、アクチュエータ、駆動アセンブリ、手動インターフェース、および操作具アセンブリを支持するエンドエフェクタを手術用ロボットに取り付けることを含む。この方法はまた、第２の軸に沿って駆動アセンブリにツールを取り付けることと、第１の固定具をツールに取り付けることと、第２の軸を第１の軌道と位置合わせして、第１の固定具を手術部位に隣接して位置決めすることと、操作具アセンブリに係合して、アクチュエータによって第１の軸の周りに回転トルクを生成し、駆動アセンブリによってアクチュエータからの第１の軸の周りのトルクを変換して、ツールおよび第１の固定具を第２の軸の周りで回転させることとを含む。この方法はまた、手術部位で第１の軌道に沿ってツールおよび第１の固定具を第１の深さまで前進させることと、第１の軸の周りの回転を中止することと、手動インターフェースを提示するように操作具アセンブリを位置決めすることと、手動インターフェースに力を印加して、ツールおよび第１の固定具を第２の軸の周りで回転させることと、手術部位で第１の軌道に沿ってツールおよび第１の固定具を第１の深さより大きい第２の深さまで前進させることとを含む。この方法は、第１の固定具をツールから解放することと、第２の固定具をツールに取り付けることと、第２の軸を第２の軌道と位置合わせして、第２の固定具を手術部位に隣接して位置決めすることと、操作具アセンブリに係合して、アクチュエータによって第１の軸の周りに回転トルクを生成することと、駆動アセンブリによってアクチュエータからの第１の軸の周りのトルクを変換して、ツールおよび第２の固定具を第２の軸の周りで回転させることとをさらに含む。この方法は、手術部位で第２の軌道に沿ってツールおよび第２の固定具を第３の深さまで前進させることと、第１の軸の周りの回転を中止することと、手動インターフェースを提示するように操作具アセンブリを位置決めすることと、手動インターフェースに力を印加して、ツールおよび第２の固定具を第２の軸の周りで回転させることと、手術部位で第２の軌道に沿ってツールおよび第２の固定具を第３の深さより大きい第４の深さまで前進させることとをさらに含む。
【００１９】
本開示の実施形態の他の特徴および利点は、添付の図面と併せて次の説明を読めばよりよく理解されるため、容易に評価されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】患者の体の手術部位に隣接して軌道に沿ってツールが固定された、本開示の第１の実施形態によるエンドエフェクタを支持するロボットアームを有する手術用ロボットを備える手術用システムの斜視図である。
【図２Ａ】第１の軌道に沿って支持されたツールを示した、図１のエンドエフェクタ、ツール、および患者の体の一部分の斜視図である。
【図２Ｂ】第２の軌道に沿って支持されたツールを示した、図２Ａのエンドエフェクタ、ツール、および患者の体の一部分の別の斜視図である。
【図２Ｃ】第３の軌道に沿って支持されたツールを示した、図２Ａ〜図２Ｂのエンドエフェクタ、ツール、および患者の体の一部分の別の斜視図である。
【図３】第１の軸の周りにトルクを生成するように回転機器を支持し、結合器を有する取付具と、回転機器の結合器に取り付けられ、第２の軸の周りを回転するようにツールを支持する駆動アセンブリと、グリップおよび入力操作具を有し、入力操作具が、使用者によって係合されると回転機器を駆動するように配置された、操作具アセンブリと、力を受け取って、ツールを第２の軸の周りで回転させる手動インターフェースと、手動インターフェースに係合するハンドルアセンブリとを備えるエンドエフェクタを示した、図１〜図２Ｃのエンドエフェクタの斜視図である。
【図４】駆動アセンブリが、ハンドルアセンブリの下で回転機器から隔置され、駆動アセンブリに解放可能に取り付けられるように構成された２つのツールから隔置されていることを示し、ツールのうちの一方が、ドリルビットを有する回転切断ツールとして示され、ツールのうちの他方が、固定具を支持する回転駆動ツールとして示されている、図３のエンドエフェクタの部分分解斜視図である。
【図５Ａ】第１および第２の軌道が、棘突起に対して左右に配置され、椎孔および脊髄の両側でそれぞれの椎弓根を通って椎体内へ延びていることを示し、固定具が、第１の軌道に沿って設置され、ドリルビットが、椎骨に隣接して位置決めされた第２の軌道に沿って案内されていることを示した、図１〜図４の手術用システムによって実行される低侵襲脊椎固定技法に関連する患者の椎骨を横断方向に切り取った手術部位の説明図である。
【図５Ｂ】ドリルビットが、第２の軌道に沿って椎骨を貫通し、椎弓根を通って椎体内へ延びる第１の深さのパイロット孔を形成することを示した、図５Ａの手術部位の別の説明図である。
【図５Ｃ】ドリルビットが、軌道に沿ってさらに前進し、さらに椎体内へ第２の深さのパイロット孔を形成することを示した、図５Ａ〜図５Ｂの手術部位の別の説明図である。
【図５Ｄ】ドリルビットが、パイロット孔から取り外され、固定具が、椎骨に隣接して位置決めされた第２の軌道に沿って案内される回転駆動ツールによって支持されていることを示した、図５Ａ〜図５Ｃの手術部位の別の説明図である。
【図５Ｅ】固定具が、第２の軌道に沿って第３の深さまで椎骨内に設置されていることを示した、図５Ａ〜図５Ｄの手術部位の別の説明図である。
【図５Ｆ】固定具が、第２の軌道に沿って第４の深さまで椎骨内に設置されていることを示した、図５Ａ〜図５Ｅの手術部位の別の説明図である。
【図５Ｇ】固定具が、それぞれの軌道に沿って椎骨内に設置されていることを示した、図５Ａ〜図５Ｆの手術部位の別の説明図である。
【図６】図１〜図５Ｆの固定具を支持するツールの斜視図である。
【図７】図１〜図６の固定具を支持するツールの上面図である。
【図８】図７の線８−８に沿って切り取った断面図である。
【図９】図１〜図８の固定具から隔置されて示されているツールの分解斜視図である。
【図１０Ａ】操作具アセンブリが、第１の操作具アセンブリ位置に配置され、グリップおよび入力操作具が、駆動アセンブリに隣接して手動インターフェースの上に配置されていることを示した、図１〜図４のエンドエフェクタの斜視図である。
【図１０Ｂ】操作具アセンブリが、第２の操作具アセンブリ位置に配置され、グリップおよび入力操作具が、ハンドルアセンブリによる係合のために手動インターフェースを提示するように動かされていることを示した、図１０Ａのエンドエフェクタの別の斜視図である。
【図１１Ａ】操作具アセンブリが、第１の操作具アセンブリ位置に配置され、結合器が、駆動アセンブリを第１の方位で支持していることを示した、図１０Ａ〜図１０Ｂのエンドエフェクタの正面図である。
【図１１Ｂ】操作具アセンブリが、第２の操作具アセンブリ位置に配置され、結合器が、駆動アセンブリを第１の方位で支持し、ハンドルアセンブリが、手動インターフェースに隣接して配置されていることを示した、図１１Ａのエンドエフェクタの別の正面図である。
【図１１Ｃ】操作具アセンブリが、第２の操作具アセンブリ位置に配置され、結合器が、駆動アセンブリを第１の方位で支持し、ハンドルアセンブリが、手動インターフェースに係合するように配置されていることを示した、図１１Ａ〜図１１Ｂのエンドエフェクタの別の正面図である。
【図１１Ｄ】操作具アセンブリが、第１の操作具アセンブリ位置に配置され、結合器が、駆動アセンブリを第２の方位で支持していることを示した、図１１Ａ〜図１１Ｃのエンドエフェクタの別の正面図である。
【図１１Ｅ】操作具アセンブリが、第１の操作具アセンブリ位置に配置され、結合器が、駆動アセンブリを第３の方位で支持していることを示した、図１１Ａ〜図１１Ｄのエンドエフェクタの別の正面図である。
【図１１Ｆ】操作具アセンブリが、第３の操作具アセンブリ位置に配置され、結合器が、駆動アセンブリを第３の方位で支持していることを示した、図１１Ａ〜図１１Ｅのエンドエフェクタの別の正面図である。
【図１２】図１〜図４のエンドエフェクタの取付具、回転機器、操作具アセンブリ、および結合器の上面図である。
【図１３】図１２の線１３−１３に沿って切り取ったオフセット断面図である。
【図１４】図１３の印１４に沿って切り取った拡大断面図である。
【図１５】図１３の印１５に沿って切り取った拡大断面図である。
【図１６】図１２のエンドエフェクタの取付具、回転機器、操作具アセンブリ、および結合器の斜視図である。
【図１７】操作具アセンブリ、取付具、および保持器がそれぞれ、回転機器から隔置されていることを示した、図１６のエンドエフェクタの部分分解斜視図である。
【図１８】保持器および操作具アセンブリの部分がそれぞれ、回転機器から隔置されていることを示した、図１６のエンドエフェクタの別の部分分解斜視図である。
【図１９Ａ】操作具アセンブリが、第１の操作具アセンブリ位置に配置され、入力操作具が、第１の入力位置に配置されていることが示され、操作具アセンブリの部分が破線で示されている、図１１Ａ〜図１８のエンドエフェクタの保持器および操作具アセンブリの部分の斜視図である。
【図１９Ｂ】操作具アセンブリが、第１の操作具アセンブリ位置に配置され、操作具が、第２の入力位置に配置されていることが示され、操作具アセンブリの部分が破線で示されている、図１９Ａのエンドエフェクタの保持器および操作具アセンブリの部分の別の斜視図である。
【図１９Ｃ】操作具アセンブリが、第３の操作具アセンブリ位置に配置され、操作具が、第１の入力位置に配置されていることが示され、操作具アセンブリの部分が破線で示されている、図１９Ａ〜図１９Ｂのエンドエフェクタの保持器および操作具アセンブリの部分の別の斜視図である。
【図２０Ａ】プランジャが、操作具アセンブリ位置間の回転機器に対する操作具アセンブリの動きを制限するように、ロック位置に配置されていることを示した、図１７の保持器の斜視図である。
【図２０Ｂ】プランジャが、操作具アセンブリ位置間の回転機器に対する操作具アセンブリの動きを可能にするように、ロック解除位置に配置されていることを示した、図２０Ａの保持器の別の斜視図である。
【図２１】手動インターフェースおよびコネクタが、第２の軸に沿って配置されていることを示した、図１〜図４の駆動アセンブリの斜視図である。
【図２２】図２１の駆動アセンブリの上面図である。
【図２３Ａ】駆動アセンブリが、回転機器からコネクタへのトルクを変換してツールを回転させるギアトレインと、手動インターフェースとギアトレインとの間に介在するクラッチ機構とを備えることを示し、クラッチ機構が、手動インターフェースを回転させることなく、回転機器からのトルクを介してコネクタの回転を生じさせるように第１のモードで動作していることを示した、図２２の線２３−２３に沿って切り取った断面図である。
【図２３Ｂ】クラッチ機構が、手動インターフェースに印加される力からコネクタの回転を生じさせるように第２のモードで動作していることを示した、図２３Ａの駆動アセンブリのギアトレイン、クラッチ機構、およびコネクタを示す別の断面図である。
【図２４】図２１〜図２３Ｂの駆動アセンブリの分解斜視図である。
【図２５Ａ】第１の軸の周りにトルクを生成するように回転機器を支持する取付具と、第１の操作具アセンブリ位置に配置された操作具アセンブリと、第２の軸の周りを回転するようにツールを支持するコネクタを有する駆動アセンブリと、第１の保護位置に配置された保護カバーとを備えるエンドエフェクタを示した、図１の手術用システムとともに使用するために同様に構成された、本開示の第２の実施形態によるエンドエフェクタの斜視図である。
【図２５Ｂ】操作具アセンブリが、第２の操作具アセンブリ位置に配置され、保護カバーが、手動インターフェースへのアクセスを促進するように第２の保護位置に配置されていることを示した、図２５Ａのエンドエフェクタの別の斜視図である。
【図２６】操作具アセンブリが、駆動アセンブリと回転機器との間に隔置されていることを示した、図２５Ａ〜図２５Ｂのエンドエフェクタの分解斜視図である。
【図２７Ａ】入力操作具が第１の入力位置に配置されていることを示した、略長手方向の断面として示されている図２５Ａ〜図２６の操作具アセンブリの断面斜視図である。
【図２７Ｂ】入力操作具が、第２の入力位置に配置されていることを示した、図２７Ａの操作具アセンブリの別の断面斜視図である。
【図２８】略長手方向の断面として示されている図２５Ａ〜図２６の駆動アセンブリの断面斜視図である。
【図２９Ａ】第１の軸の周りにトルクを生成するように回転機器を支持する取付具と、第２の軸の周りを回転するようにツールを支持するコネクタを有する駆動アセンブリと、第１の操作具アセンブリ位置に配置され、第１および第２のフレーム本体を有することが示されている操作具アセンブリとを備えるエンドエフェクタを示し、第２のフレーム本体が、手動インターフェースへのアクセスを制限するように第１のグリップ位置に配置されていることを示した、図１の手術用システムとともに使用するために同様に構成された、本開示の第３の実施形態によるエンドエフェクタの斜視図である。
【図２９Ｂ】第２のフレーム本体が、手動インターフェースへのアクセスを促進するように第２のグリップ位置内に配置されていることを示した、図２９Ａのエンドエフェクタの別の斜視図である。
【図３０】駆動アセンブリが、回転機器および操作具アセンブリから隔置されていることを示し、２つのツールが、駆動アセンブリに解放可能に取り付けられるように構成されていることを示し、ツールのうちの一方が、ドリルビットを有する回転切断ツールとして示され、ツールのうちの他方が、固定具を支持する回転駆動ツールとして示されている、図２９Ａ〜図２９Ｂのエンドエフェクタの分解斜視図である。
【図３１Ａ】伝動装置が、伝動装置の第１のギアセットに係合するように第１のカラー位置に配置された変換カラーを有していることを示した、略長手方向の断面として示されている図３０の駆動アセンブリおよび回転駆動ツールの一部分の断面斜視図である。
【図３１Ｂ】伝動装置が、伝動装置の第２のギアセットに係合するように第２のカラー位置に配置された変換カラーを有し、回転切断ツールの一部分が、変換カラーに動作可能に取り付けられた切換器に係合するように配置されていることを示した、略長手方向の断面として示されている図３０の駆動アセンブリおよび回転切断ツールの一部分の断面斜視図である。
【図３２】第１の軸の周りにトルクを生成するように回転機器を支持する取付具と、第２の軸の周りを回転するようにツールを支持するコネクタを有する駆動アセンブリと、差動アセンブリと、１対のピンと、ドック内に支持されたハンドルアセンブリとを備えるエンドエフェクタを示した、図１の手術用システムとともに使用するために同様に構成された、本開示の第４の実施形態によるエンドエフェクタの斜視図である。
【図３３】駆動アセンブリが、回転機器、ピン、およびハンドルアセンブリから隔置されていることを示し、２つのツールが、駆動アセンブリに解放可能に取り付けられるように構成されていることを示し、ツールのうちの一方が、ドリルビットを有する回転切断ツールとして示され、ツールのうちの他方が、固定具を支持する回転駆動ツールとして示されている、図３２のエンドエフェクタの分解斜視図である。
【図３４Ａ】差動アセンブリが、駆動アセンブリの第１および第２の回転係止具と連係していることを示した、略長手方向の断面として示されている図３３の駆動アセンブリの断面斜視図である。
【図３４Ｂ】図３３に示す回転切断ツールの一部分が、第２の軸の周りを回転するように駆動アセンブリの第１の回転係止具に係合するように配置されていることを示し、ピンのうちの一方が、差動アセンブリの一部分に係合していることを示した、図３４Ａの駆動アセンブリの別の断面斜視図である。
【図３４Ｃ】図３３に示す回転駆動ツールの一部分が、第２の軸の周りを回転するように駆動アセンブリの第２の回転係止具に係合するように配置されていることを示し、ピンのうちの他方が、差動アセンブリの別の部分に係合していることを示した、図３４Ａ〜図３４Ｂの駆動アセンブリの別の断面斜視図である。
【図３５】第１の軸の周りにトルクを生成するように回転機器を支持する取付具と、第２の軸の周りを回転するようにツールを支持する駆動導管を有する駆動アセンブリとを備えるエンドエフェクタを示した、ツールがドリルビット回転切断ツールとして示されている、図１の手術用システムとともに使用するために同様に構成された、本開示の第５の実施形態によるエンドエフェクタの斜視図である。
【図３６】駆動アセンブリが、回転機器および回転切断ツールから隔置され、固定具を駆動する回転駆動ツールとして示されている別のツールから隔置されていることを示した、図３５のエンドエフェクタの分解斜視図である。
【図３７Ａ】第１および第２のギアセットを有する伝動装置が、駆動導管と回転連係するように配置されていることを示した、略長手方向の断面として示されている図３６の駆動アセンブリの断面斜視図である。
【図３７Ｂ】駆動導管内に固定され、伝動装置の変換カラーに動作可能に取り付けられた切換器に係合する図３６の回転駆動ツールの部分を部分的に示し、変換カラーが、第１のギアセットに係合するように第１のカラー位置に配置されていることを示した、図３７Ａの駆動アセンブリの別の断面斜視図である。
【図３７Ｃ】駆動導管内に固定され、伝動装置の変換カラーに動作可能に取り付けられた切換器に係合する図３５〜図３６の回転切断ツールの部分を部分的に示し、変換カラーが、第２のギアセットに係合するように第２のカラー位置に配置されていることを示した、図３７Ａの駆動アセンブリの別の断面斜視図である。
【図３８Ａ】伝動装置の切換器が、図３７Ｂに示すように配置されていることを示した、図３５〜図３７Ｃの駆動アセンブリの斜視図である。
【図３８Ｂ】伝動装置の切換器が、図３７Ｃに示すように配置されていることを示した、図３５〜図３７Ｃの駆動アセンブリの斜視図である。
【図３９Ａ】第１の軸の周りにトルクを生成するように回転機器を支持する取付具と、第２の軸の周りを回転するようにツールを支持する駆動導管を有する駆動アセンブリと、第１の操作具アセンブリ位置に配置され、第１および第２のフレーム本体を有することが示されている操作具アセンブリとを備えるエンドエフェクタを示し、第２のフレーム本体が、ツールによって画定された手動インターフェースへのアクセスを制限するように第１のグリップ位置に配置されていることを示した、図１の手術用システムとともに使用するために同様に構成された、本開示の第６の実施形態によるエンドエフェクタの斜視図である。
【図３９Ｂ】第２のフレーム本体が、ツールによって画定された手動インターフェースへのアクセスを促進するように第２のグリップ位置に配置されていることを示した、図３９Ａのエンドエフェクタの別の斜視図である。
【図３９Ｃ】操作具アセンブリが、第２の操作具アセンブリ位置に配置されていることを示し、第２のフレーム本体が、第２のグリップ位置に配置されていることを示した、図３９Ａ〜図３９Ｂのエンドエフェクタの別の斜視図である。
【図４０】操作具アセンブリおよび駆動アセンブリが、回転機器から隔置されていることを示し、２つのツールが、駆動アセンブリの駆動導管に解放可能に取り付けられるように構成され、ツールのうちの一方が、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って回転機器によって駆動されるように固定具を支持する回転駆動ツールとして示され、ツールのうちの他方が、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って案内される解剖ツールとして示されている、図３９Ａ〜図３９Ｃのエンドエフェクタの分解斜視図である。
【図４１】略長手方向の断面として示されている図３９Ａ〜図４０の操作具アセンブリの部分断面斜視図である。
【図４２Ａ】光源が、操作具アセンブリの一部分に動作可能に取り付けられ、操作具アセンブリが、図３９Ａに示すように配置され、光源が、第２の軸に沿って手術部位の方へ光を放出していることを示した、図３９Ａ〜図４０のエンドエフェクタの側面図である。
【図４２Ｂ】ツールが、駆動アセンブリの駆動導管内に支持された光源を備え、操作具アセンブリが、図３９Ｂに示すように配置され、光源が、第２の軸に沿って手術部位の方へ光を放出していることを示した、図３９Ａ〜図４０のエンドエフェクタの側面図である。
【図４３Ａ】図４０の回転駆動ツールを解放可能に固定するための軸方向係止具を示した、略長手方向の断面として示されている図３９Ａ〜図４０の駆動アセンブリの部分分解断面斜視図である。
【図４３Ｂ】図４０の解剖ツールが、駆動導管内に配置されていることを示した、図４３Ａの駆動アセンブリの断面斜視図である。
【図４３Ｃ】図４０の回転駆動ツールが、軸方向係止具および回転係止具によって駆動導管に固定されていることを示した、図４３Ａ〜図４３Ｂの駆動アセンブリの断面斜視図である。
【図４３Ｄ】第２の軸の周りに配置された平面（図示せず）に沿って、第１の軸の周りに配置された長手方向平面（図示せず）に対して鋭角で断面として示されている、図４３Ｃの駆動アセンブリ、回転駆動ツール、および回転係止具の別の断面斜視図である。
【図４４Ａ】ロック形態で配置されていることが示されている軸方向係止具によって、第２の軸に直交して配置された平面（図示せず）に沿って断面として示されている、図４３Ｃ〜図４３Ｄの駆動アセンブリ、回転駆動ツール、および回転係止具の別の断面斜視図である。
【図４４Ｂ】軸方向係止具が、解放形態で配置されていることを示した、図４４Ａの駆動アセンブリ、回転駆動ツール、および回転係止具の別の断面斜視図である。
【図４５】第１の軸の周りにトルクを生成するように回転機器を支持する取付具と、第２の軸の周りを回転するようにツールを支持する駆動導管を有する駆動アセンブリと、操作具アセンブリとを備えるエンドエフェクタを示した、図１の手術用システムとともに使用するために同様に構成された、本開示の第７の実施形態によるエンドエフェクタの斜視図である。
【図４６】駆動アセンブリが、回転機器および操作具アセンブリから隔置されていることを示し、２つのツールが、駆動アセンブリの駆動導管に解放可能に取り付けられるように構成され、ツールのうちの一方が、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って回転機器によって駆動されるドリルビットを有する回転切断ツールとして示され、ツールのうちの他方が、手術用ロボットによって維持される軌道に沿って案内されるメスツールとして示されている、図４５のエンドエフェクタの分解斜視図である。
【図４７Ａ】駆動導管が、ロック形態で配置されたコレットテンショナ（ｃｏｌｌｅｔ  ｔｅｎｓｉｏｎｅｒ）を有するコレット機構を備えていることを示した、略長手方向の断面として示されている図４５〜図４６の駆動アセンブリの断面斜視図である。
【図４７Ｂ】コレットテンショナが、解放形態で配置されていることを示した、図４７Ａの駆動アセンブリの別の断面斜視図である。
【図４７Ｃ】コレットテンショナが、第２の軸の周りを回転するように図４６の回転切断ツールの一部分を固定するようにロック形態で配置されていることを示した、図４７Ａの駆動アセンブリの別の断面斜視図である。
【図４８Ａ】コレットテンショナが、図４７Ａに示すように配置されていることを示した、図４５〜図４８の駆動アセンブリの斜視図である。
【図４８Ｂ】コレットテンショナが、図４７Ｂに示すように配置されていることを示した、図４５〜図４８の駆動アセンブリの斜視図である。
【図４９Ａ】第１の軸の周りにトルクを生成するように回転機器を支持する取付具と、第１の軸と一致する第２の軸の周りを回転するようにツールを支持する駆動導管を有する駆動アセンブリと、駆動アセンブリに結合された操作具アセンブリと、第１の保護位置に配置された保護カバーを有する保持機構とを備えるエンドエフェクタを示した、図１の手術用システムとともに使用するために同様に構成された、本開示の第８の実施形態によるエンドエフェクタの斜視図である。
【図４９Ｂ】保護カバーが、第２の保護位置に配置され、エンドエフェクタが、駆動アセンブリに解放可能に取り付けられるように構成された２つのツールに隣接して配置されていることを示し、ツールのうちの一方が、ドリルビットを有する回転切断ツールとして示され、ツールのうちの他方が、固定具を支持する回転駆動ツールとして示されている、図４９Ａのエンドエフェクタの別の斜視図である。
【図５０】保持機構および操作具アセンブリの部分が、取付具およびアクチュエータサブアセンブリから隔置されていることを示した、図４９Ａ〜図４９Ｂのエンドエフェクタの分解斜視図である。
【図５１】図５０のアクチュエータサブアセンブリの一部分の分解斜視図である。
【図５２】第１の操作サブアセンブリが、第２の操作サブアセンブリから隔置されていることを示した、図５０の操作具アセンブリの分解斜視図である。
【図５３Ａ】図５２の第２の操作サブアセンブリの分解斜視図である。
【図５３Ｂ】図５３Ａの第２の操作サブアセンブリの別の分解斜視図である。
【図５４】略長手方向の断面として示されている図５３Ａ〜図５３Ｂの第２の操作サブアセンブリの部分断面斜視図である。
【図５５】図４９Ａ〜図５０の保持機構を固定する保護ロックサブアセンブリを示した、図５２の第１の操作サブアセンブリの分解斜視図である。
【図５６Ａ】保持機構の保護カバーが、図５５の保護ロックサブアセンブリによって第１の保護位置で固定されていることを示した、図４９Ａ〜図５０のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図５６Ｂ】保持機構の部分が、保護ロックサブアセンブリの部分に係合していることを示した、図５６Ａのエンドエフェクタの別の部分斜視図である。
【図５６Ｃ】保持機構の保護カバーが、第１の保護位置に配置されているが、図５５の保護ロックサブアセンブリから係合解除されていることを示した、図４９Ａ〜図５０のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図５６Ｄ】保持機構の部分が、保護ロックサブアセンブリの部分から係合解除されているが、保護ロックサブアセンブリの部分に隣接していることを示した、図５６Ｃのエンドエフェクタの別の部分斜視図である。
【図５７】保持機構の保護カバーが、図４９Ｂに示す第２の保護位置に配置されていることを示した、略長手方向の断面として示されている図４９Ａ〜図５０のエンドエフェクタの部分断面斜視図である。
【図５８Ａ】図５７の印５８に沿って切り取った拡大部分断面斜視図である。
【図５８Ｂ】図４９Ｂの回転駆動ツールの部分が、駆動アセンブリの駆動導管内に支持されていることを示した、図５８Ａのエンドエフェクタの別の拡大部分断面斜視図である。
【図５８Ｃ】保持機構の保護カバーが、図５６Ｃ〜図５６Ｄに示すように配置されていることを示した、図５８Ｂのエンドエフェクタおよび回転駆動ツールの別の拡大部分断面斜視図である。
【図５８Ｄ】保持機構の保護カバーが、図５６Ａ〜図５６Ｂに示す第１の保護位置に配置されていることを示した、図５８Ｃのエンドエフェクタおよび回転駆動ツールの別の拡大部分断面斜視図である。
【図５９Ａ】図５７の印５９に沿って切り取った拡大部分断面斜視図である。
【図５９Ｂ】図４９Ｂの回転駆動ツールの部分が、駆動アセンブリの駆動導管内に支持されていることを示した、図５９Ａのエンドエフェクタの別の拡大部分断面斜視図である。
【図６０】回転駆動ツールがロックサブアセンブリを有していることを示した、図４９Ｂの回転駆動ツールおよび固定具の分解斜視図である。
【図６１Ａ】ロックサブアセンブリが、動力伝達ロック形態で配置されていることを示した、略長手方向の断面として示されている図６０の回転駆動ツールの部分断面斜視図である。
【図６１Ｂ】ロックサブアセンブリが、動力伝達ロック解除構成で配置されていることを示した、図６１Ａの回転駆動ツールの別の部分断面斜視図である。
【図６２Ａ】第２の軸の周りに配置された平面（図示せず）に沿って、同様に第２の軸の周りに配置された長手方向平面（図示せず）に直交して断面として示されている、ロックサブアセンブリが、動力伝達ロック形態で配置されていることを示した、図６０の回転駆動ツールの部分断面斜視図である。
【図６２Ｂ】ロックサブアセンブリが、動力伝達ロック解除構成で配置されていることを示した、図６１Ｂの回転駆動ツールの別の部分断面斜視図である。
【図６３Ａ】保持機構の保護カバーが、第１の保護位置で配置され、図６１Ａ〜図６２Ｂの回転駆動ツールに隣接して配置され、ロックサブアセンブリが、固定具を駆動するように動力伝達ロック形態で配置されていることを示した、図４９Ａ〜図５０のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図６３Ｂ】回転駆動ツールが、図５８Ｂに示すように駆動アセンブリの駆動導管内に支持されていることを示し、固定具が、軌道に沿って配置されていることを示した、図６３Ａのエンドエフェクタ、回転駆動ツール、および固定具の別の部分斜視図である。
【図６３Ｃ】保持機構の保護カバーが、図５８Ｄに示す第２の保護位置で配置されていることを示した、図６３Ｂのエンドエフェクタ、回転駆動ツール、および固定具の別の部分斜視図である。
【図６３Ｄ】保持機構の保護カバーが、第１の保護位置で配置され、回転駆動ツールのロックサブアセンブリが、動力伝達ロック形態で配置され、固定具が、軌道に沿って前進していることを示した、図６３Ｃのエンドエフェクタ、回転駆動ツール、および固定具の別の部分斜視図である。
【図６３Ｅ】回転駆動ツールのロックサブアセンブリが、動力伝達ロック形態で配置されていることを示した、図６３Ｄのエンドエフェクタ、回転駆動ツール、および固定具の別の部分斜視図である。
【図６３Ｆ】回転駆動ツールが、エンドエフェクタの駆動アセンブリから取り外され、固定具から解放されており、固定具が、エンドエフェクタおよび回転駆動ツールから隔置された軌道に沿って配置されていることを示した、図６３Ｅのエンドエフェクタ、回転駆動ツール、および固定具の別の部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
これらの図面全体にわたって示す実施形態の１つまたは複数では、説明の目的で、特定の構成要素、構造的特徴、および／またはアセンブリを削除し、概略的に示し、かつ／または破線で示していることが理解されよう。
【００２２】
図面を次に参照すると、いくつかの図全体にわたって同様の数字が同様のまたは対応する部分を示し、手術用ロボット３２を備える手術用システム３０が、図１に示されている。手術用ロボット３２は、ベース３４、ロボットアーム３６、および結合具３８を有する。以下により詳細に説明するように、ロボットアーム３６は、ベース３４によって支持されており、使用中にベース３４に対する結合具３８の位置および／または方位の移動、案内、駆動、維持、または他の方法の制御を行うように構成される。以下により詳細に説明するように、結合具３８は、エンドエフェクタ４０を解放可能に固定するように適合され、エンドエフェクタ４０は、１つまたは複数の軌道Ｔに沿って患者の体Ｂの手術部位ＳＴで、概して４２で示すツールを駆動するように構成される。したがって、手術用ロボット３２は、とりわけ、エンドエフェクタ４０およびツール４２の動きおよび位置決めに対する精密な制御によって、様々なタイプの手術処置を実施する医療従事者を支援するために、ロボットアーム３６を介してエンドエフェクタ４０を動かす。ロボットアーム３６の１つの例示的な配置が、開示が全体として参照により本明細書に組み込まれている、「Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  ａｒｍ  Ｃａｐａｂｌｅ  ｏｆ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ａ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｍｏｄｅｓ」、という名称の米国特許第９，１１９，６５５号に記載されている。ロボットアーム３６および手術用ロボット３２の他の部分は、代替の構成で配置することもできることが理解されよう。
【００２３】
手術用システム３０は、使用者（例えば、外科医）が、手術用ロボット３２によって維持される軌道Ｔに沿って、手術部位ＳＴで、かつ／または手術部位ＳＴに対して、１つまたは複数のタイプのツール４２の案内、位置決め、および／または配置を行うことを助けるように構成される。本開示の様々な実施形態の以下の後述する説明から理解されるように、ツール４２は、とりわけ、手術用ロボット３２によって維持される軌道Ｔに対する高レベルの制御によって、外科医が手術部位ＳＴで患者の体Ｂの解剖学的構造に接近して操作することを可能にするように、エンドエフェクタ４０によって支持することができる。上記で紹介した手術用システム３０の構成要素はそれぞれ、以下により詳細に説明する。
【００２４】
従来の手術処置は慣行的に、複数の異なるタイプのツール４２の使用を伴うことが、当業者には理解されよう。ここで、特定のタイプのツール４２は、軌道Ｔに沿って支持されながら、エンドエフェクタ４０によって駆動されるように構成されたとき、「能動」であると特徴付けることができる（例えば、それだけに限定されるものではないが、ドリルおよびバーなどの回転切断機器）。他方では、特定のタイプのツール４２は、軌道Ｔに沿って少なくとも部分的に支持されながら、エンドエフェクタ４０によって案内される（必ずしも駆動されない）ように構成されたとき、「受動」であると特徴付けることができる（例えば、それだけに限定されるものではないが、解剖器具およびメス）。加えて、以下の後述する説明から理解されるように、いくつかのタイプのツール４２は、どのように使用されるかに応じて、「能動」および「受動」の両方であると特徴付けることができる。
【００２５】
複数の異なるタイプの「能動」ツール４２が本開示によって企図されるが、本明細書では、軌道Ｔに沿って手術部位ＳＴにパイロット孔４６を形成する回転切断ツール４４（例えば、ドリルビットを有する回転切断機器）、および軌道Ｔに沿って手術部位ＳＴに設置されるように適合された固定具５０（例えば、多軸スクリュー）を解放可能に固定するように構成された回転駆動ツール４８（例えば、固定具駆動機器）という２つの例示的な「能動」ツール４２について、図４〜図５Ｆに関連して説明する。
【００２６】
エンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関連して示す本明細書に記載のエンドエフェクタ４０およびツール４２の代表的な実施形態は、概して、患者の体Ｂの２つ以上の椎骨の後方経路椎体間脊椎固定術など、様々なタイプの低侵襲脊椎手術処置を実行する外科医を支援するように構成される。しかし、以下の後述する説明から理解されるように、手術用システム３０は、エンドエフェクタ４０によって駆動される「能動」ツール４２および／またはエンドエフェクタ４０によって案内される「受動」ツール４２などによって、ツール４２の動きを、軸方向軌道Ｔの周りの回転および軸方向軌道Ｔに沿った並進に制限することが有利な複数の異なるタイプの手術処置に関連して使用することができる。ここで、「駆動される」という用語は、概して、軌道Ｔの周りのツール４２の回転に対応する。しかし、手術用ロボット３２によって案内されるエンドエフェクタ４０によって支持されたツール４２は、軌道Ｔおよび／もしくは手術部位ＳＴの周りで、かつ／または軌道Ｔおよび／もしくは手術部位ＳＴに対して、それだけに限定されるものではないが、振動、往復、並進、回転、またはこれらの組合せを含む、複数の異なる方法で駆動することができることが理解されよう。
【００２７】
上述したように、図示の手術用システム３０は、有利には、後方経路椎体間脊椎固定術などの低侵襲脊椎手術処置に関連して利用することができる。この説明的な例では、回転切断ツール４４は、異なる椎骨内にパイロット孔４６を形成するために使用することができ、回転駆動ツール４８は、椎弓根スクリューとして実現された固定具５０をそれぞれのパイロット孔４６内へ設置するために使用することができる。次いで、患者の体Ｂの２つ以上の椎骨の椎弓根内に設置された固定具５０間に安定化ロッド（図示せず）を取り付けて、これらの椎骨間の相対運動を制限し、それによって骨の成長を促進して椎骨をともに固定することを助けることができる。上記の例は例示であり、他のタイプの手術処置も企図されることが理解されよう。
【００２８】
多軸椎弓根スクリュー型固定具５０に対するパイロット孔４６を形成することに加えて、いくつかの実施形態では、回転切断ツール４４はまた、他のタイプの固定ハードウェア（例えば、ピン、スクリュー、ブラケット、板、ロッドなど）、補綴構成要素（例えば、人工関節、骨ケージ、インプラントなど）、および／または医療用デバイス（例えば、ガイドワイヤ、器具類、センサ、トラッカなど）に対する孔を形成することができる。さらに、いくつかの実施形態では、回転切断ツール４４はまた、椎骨および／もしくは隣接組織（例えば、椎弓切除または椎間板切除中に利用されるバーとして）または他の骨（例えば、腸骨稜から採取した骨の移植を容易にするため）の部分を除去するのを助けるように構成することができる。したがって、ツール４２は、手術部位で組織の切断、除去、操作、または治療を行うための複数の異なるタイプの手術用ツールとして実現することができ、エンドエフェクタ４０は、ツール４２の動きを、手術用ロボット３２によって維持される軌道Ｔの周りの回転および軌道Ｔに沿った並進に制限することが有利な任意の好適なタイプの手術処置で利用することができる。上述したように、他の構成も企図される。
【００２９】
手術用システム３０は、様々なタイプのトラッカ（例えば、複数の自由度を有する光、慣性、および／または超音波感知デバイス）、ナビゲーションシステム（例えば、機械視覚システム、電荷結合デバイスカメラ、トラッカセンサ、表面スキャナ、および／またはレンジファインダ）、解剖学的コンピュータモデル（例えば、脊椎の下部腰椎領域の磁気共鳴撮像走査）、以前の手術処置および／または以前実行された手術技法からのデータ（例えば、固定具５０の設置を容易にするために次に使用されるパイロット孔４６を形成しながら手術用ロボット３２によって記録されたデータ）などを利用することによって、共通の座標系内における手術用ロボット３２、ロボットアーム３６、エンドエフェクタ４０、および／またはツール４２の１つまたは複数の部分、ならびに患者の体Ｂの様々な部分の相対的な位置および／または方位の変化の監視、追跡、および／または判定を行うことが可能である。これらの目的で、図１に概略的に示すように、手術用システム３０は、概して、手術用ロボット３２が軌道Ｔに沿ってツール４２の位置合わせを維持することを可能にするように協働する制御システム５２およびナビゲーションシステム５４を備える。制御システム５２は、アームコントローラ５６を備え、ナビゲーションシステム５４は、ナビゲーションコントローラ５８を備える。コントローラ５６、５８は、コンピュータ、プロセッサ、制御ユニットなどとして実現することができ、個別の構成要素とすることができ、一体化することができ、かつ／またはその他の方法でハードウェアを共用することができる。
【００３０】
手術用システム３０は、とりわけ、ロボットアーム３６の関節動作、ツール４２の駆動の促進などのために、制御システム５２を用いる。ここで、制御システム５２のアームコントローラ５６は、ロボットアーム３６（図示せず）の接合部に配置された様々なアクチュエータ、モータなどを駆動することによって、ロボットアーム３６を関節動作させるように構成される。アームコントローラ５６はまた、ロボットアーム３６に沿って位置するエンコーダなどの様々なセンサ（図示せず）からセンサデータを収集する。手術用ロボット、エンドエフェクタ４０、およびツール４２の各構成要素の特有の幾何形状が分かっているため、アームコントローラ５６は、これらのセンサデータを使用して、マニピュレータ座標系ＭＮＰＬ（図１参照）内のツール４２の位置および／または方位を確実に調整することができる。マニピュレータ座標系ＭＮＰＬは原点を有し、原点は、ロボットアーム３６に対して位置する。このタイプのマニピュレータ座標系ＭＮＰＬの一例は、先に参照した「Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  ａｒｍ  Ｃａｐａｂｌｅ  ｏｆ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ａ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｍｏｄｅｓ」という名称の米国特許第９，１１９，６５５号に記載されている。
【００３１】
手術用システム３０は、とりわけ、ツール４２および患者の体Ｂの部分（例えば、手術部位ＳＴに位置する椎骨）などの様々な物体の動きを追跡するために、ナビゲーションシステム５４を用いる。この目的で、ナビゲーションシステム５４は、ローカライザ座標系ＬＣＬＺ内の物体に固定されたトラッカ６２の位置および／または方位を感知するように構成されたローカライザ６０を備える。ナビゲーションコントローラ５８は、ローカライザ６０と通信するように配置され、ローカライザ座標系ＬＣＬＺ内のローカライザ６０によって感知された各トラッカ６２に対する位置および／または方位データを収集する。
【００３２】
ローカライザ６０は、複数のトラッカ６２の位置および／または方位を感知し、それに対応してローカライザ座標系ＬＣＬＺ内の複数の物体を追跡することができることが理解されよう。例として、図１に示すように、トラッカ６２は、ポインタトラッカ６２Ｐ、ツールトラッカ６２Ｔ、第１の患者トラッカ６２Ａ、および／または第２の患者トラッカ６２Ｂ、ならびに追加の患者トラッカ、追加の医療用および／または手術用ツール向けのトラッカなどを備えることができる。図１で、ツールトラッカ６２Ｔは、エンドエフェクタ４０にしっかりと固定され、第１の患者トラッカ６２Ａは、手術部位ＳＴで１つの椎骨（例えば、仙骨のＳ１）にしっかりと固定され、第２の患者トラッカ６２Ｂは、異なる椎骨（例えば、腰椎のＬ５）にしっかりと固定される。ツールトラッカ６２Ｔは、製造中にエンドエフェクタ４０に一体化すること、またはエンドエフェクタ４０に解放可能に取り付けることなどによって、異なる方法でエンドエフェクタ４０に固定することもできる。患者トラッカ６２Ａ、６２Ｂは、ねじ係合、締付け、または他の技法などによって、患者の体Ｂの異なる骨にしっかりと固定される。様々なトラッカ６２は、複数の異なる方法で異なるタイプの追跡される物体（例えば、個別の骨、ツール、ポインタなど）にしっかりと固定することができることが理解されよう。
【００３３】
トラッカ６２が取り付けられる解剖学的構造に対するトラッカ６２の位置は、点ベースの位置合わせなどの知られている位置合わせ技法によって判定することができ、骨上の骨ランドマーク上、または面ベースの位置合わせの場合は骨にわたっていくつかの点に描写するために、ポインタトラッカ６２Ｐ（例えば、ナビゲーションポインタ）が使用される。従来の位置合わせ技法を用いて、トラッカ６２の姿勢を患者の解剖学的構造（例えば、それぞれの各椎骨）に相関させることができる。椎骨の棘突起に取り付けられる機械クランプを有するトラッカ６２を使用することなどによって、他のタイプの位置合わせも可能であり、そのような機械クランプは、クランプが取り付けられた棘突起の形状を判定するための触覚センサ（図示せず）を有する。次いで、位置合わせのために、棘突起の形状を棘突起の３Ｄモデルに整合させることができる。触覚センサとトラッカ６２上の３つ以上のマーカとの間の既知の関係を、ナビゲーションコントローラ５８に入力することができ、または他の方法でナビゲーションコントローラ５８によって知ることができる。この既知の関係に基づいて、患者の解剖学的構造に対するマーカの位置を判定することができる。
【００３４】
従来の位置合わせ／ナビゲーション技法を使用してローカライザ座標系ＬＣＬＺ内の各トラッカ６２の座標を判定するナビゲーションコントローラ５８によって、位置および／または方位データの収集、判定、または他の方法の取扱いを行うことができる。これらの座標は、以下により詳細に説明するように、ロボットアーム３６の関節動作を容易にするために、制御システム５２へ通信される。
【００３５】
図１に示す代表的な実施形態では、アームコントローラ５６は、手術用ロボット３２に動作可能に取り付けられ、ナビゲーションコントローラ５８およびローカライザ６０はどちらも、手術用ロボット３２のベース３４に対して可動の移動カート６４上に支持される。移動カート６４はまた、外科医もしくは別の使用者への情報の表示および／または外科医もしくは別の使用者からの情報の受取りによって、手術用システム３０の動作を容易にするために、概して６６で示すユーザインターフェースを支持する。ユーザインターフェース６６は、ナビゲーションシステム５４および／または制御システム５２と通信するように配置されており、情報（例えば、画像、ビデオ、データ、グラフィックス、ナビゲート可能なメニューなど）を外科医に提示するための１つまたは複数の出力デバイス６８（例えば、モニタ、インジケータ、ディスプレイ画面など）と、１つまたは複数の入力デバイス７０（例えば、ボタン、タッチ画面、キーボード、マウス、ジェスチャーまたは音声ベースの入力デバイスなど）とを備えることができる。１つのタイプの移動カート６４およびユーザインターフェース６６は、全体として参照により本明細書に組み込まれている、「Ｓｕｒｇｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許第７，７２５，１６２号に記載されている。
【００３６】
手術用ロボット３２の移動カート６４およびベース３４は、互いに対して、また患者の体Ｂに対して位置決めすることができるため、手術用システム３０は、ローカライザ座標系ＬＣＬＺからの各トラッカ６２の座標をマニピュレータ座標系ＭＮＰＬに変換し、または逆も同様であり、したがって、少なくとも部分的に単一の共通の座標系（マニピュレータ座標系ＭＮＰＬまたはローカライザ座標系ＬＣＬＺ）内の各トラッカ６２の相対的な位置および方位に基づいて、ロボットアーム３６の関節動作を実行することができる。複数の異なる従来の座標系変換技法を使用して、ローカライザ座標系ＬＣＬＺ内の座標をマニピュレータ座標系ＭＮＰＬ内の座標に変換することができ、逆も同様であることが理解されよう。
【００３７】
図示の実施形態では、ローカライザ６０は、光ローカライザであり、１つまたは複数の光位置センサ７４を有するカメラユニット７２を含む。ナビゲーションシステム５４は、カメラユニット７２の光位置センサ７４を用いて、ローカライザ座標系ＬＣＬＺ内のトラッカ６２の位置および／または方位を感知する。本明細書に示す代表的な実施形態では、トラッカ６２はそれぞれ、カメラユニット７２の光位置センサ７４によって感知される光を放出する能動マーカ７６（例えば、発光ダイオード「ＬＥＤ」）を用いる。このタイプのナビゲーションシステム５４の一例は、開示が全体として参照により本明細書に組み込まれている、「Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｎｏｎ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」という名称の米国特許第９，００８，７５７号に記載されている。他の実施形態では、トラッカ６２は、カメラユニット７２から放出された光を反射する反射器などの受動マーカを有することができる。本明細書に具体的に記載されていない他の好適な追跡システムおよび方法（例えば、超音波、電磁、無線周波など）を利用することもできることを理解されたい。
【００３８】
いくつかの実施形態では、手術用システム３０は、椎骨およびツール４２の画像および／またはグラフィカル表現を１つまたは複数の出力デバイス６８（例えば、ディスプレイ画面）上に提示するなど、追跡される物体の相対的な位置および方位の仮想表現を外科医または手術用システム３０の他の使用者に表示することが可能である。アームコントローラ５６および／またはナビゲーションコントローラ５８はまた、外科医または他の使用者が制御システム５２と相互作用してロボットアーム３６の関節動作を容易にすることができるように、ユーザインターフェース６６を利用して、命令または要求情報を表示することができる。他の構成も企図される。
【００３９】
制御システム５２およびナビゲーションシステム５４は、異なる方法でツール４２の位置および／または方位の制御を容易にするように協働することもできることが理解されよう。例として、いくつかの実施形態では、アームコントローラ５６は、ロボットアーム３６を介して外科医に触覚フィードバックを提供するように、ロボットアーム３６を制御するように構成される（例えば、ジョイントモータの駆動による）。ここで、触覚フィードバックは、外科医が手術処置に関連する事前定義された仮想境界を越えてエンドエフェクタ４０および／またはツール４２を手動で動かすことを束縛または抑制するのを助ける（例えば、軌道Ｔに沿ったツール４２の位置合わせを維持するため）。１つのタイプの触覚フィードバックシステムおよび仮想境界を画定する関連する触覚物体が、例えば、開示が全体として参照により本明細書に組み込まれている、「Ｈａｐｔｉｃ  Ｇｕｉｄａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第８，０１０，１８０号に記載されている。一実施形態では、手術用システム３０は、米国フロリダ州フォートローダーデールのＭＡＫＯ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．によって製造されたＲＩＯ（商標）Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ａｒｍ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍである。
【００４０】
図１〜図１１Ｆを次に参照すると、上述したように、手術用システム３０は、患者の体Ｂに対するツール４２の相対的な位置および方位の精密な制御によって様々なタイプの手術処置を実施する外科医を支援するために、エンドエフェクタ４０を用いて、手術用ロボット３２によって維持される異なる軌道Ｔに沿って手術部位ＳＴでツール４２を駆動する。
【００４１】
図３〜図４に最もよく示すように、エンドエフェクタ４０は、概して、手術用ロボット３２のロボットアーム３６の結合具３８に取り付けられてそれと同時に動くように適合された取付具７８を備える（図１参照）。概して８０で示す回転機器が、取付具７８に結合されており、以下により詳細に説明するように、第１の軸Ａ１の周りに回転トルクを選択的に生成するように構成される。駆動アセンブリ８２が、回転機器８０からの第１の軸Ａ１の周りの回転を第１の軸Ａ１とは異なる第２の軸Ａ２の周りの回転に変換するギアトレイン８４を備える。エンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関連して示す代表的な実施形態では、第２の軸Ａ２は第１の軸Ａ１と交差し、第１の軸Ａ１に実質的に直交している。しかし、軸Ａ１、Ａ２の他の配置も企図されることが理解されよう。駆動アセンブリ８２はまた、概して８６で示すコネクタを備えており、コネクタ８６は、第２の軸Ａ２の周りを回転するように異なるタイプのツール４２を解放可能に固定するように構成される。概して８８で示す操作具アセンブリが、使用者の手（例えば、外科医の手）を支持するグリップ９０と、回転機器８０と連係する入力操作具９２とを備える。入力操作具９２は、使用者によって選択的に係合されると、回転機器８０を駆動してツール４２を第２の軸Ａ２の周りで異なる回転速度で回転させるように配置される。エンドエフェクタ４０はまた、概して９４で示す手動インターフェースを備え、手動インターフェース９４は、駆動アセンブリ８２と連係して、使用者から印加された力を受け取り、ツール４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させるための回転トルクに変換する。この目的で、図３、図４、図１０Ｂ、および図１１Ｂ〜図１１Ｃに示すように、図示の実施形態では、手動インターフェース９４に解放可能に取り付けるための手動ハンドルアセンブリ９６が設けられる。手動インターフェース９４およびハンドルアセンブリ９６により、手動動作（例えば、手動の穿孔、スクリュー駆動など）と、回転機器８０からのトルクを介した動力駆動動作（例えば、動力駆動式の穿孔、スクリュー駆動など）とを組み合わせて実施する能力が外科医に与えられる。したがって、実行される特有の処置、その処置で利用されるツール４２のタイプ、外科医の好みなどに応じて、手術処置の特定の工程においては、回転機器８０を介して動力を供給することができ、他の工程は、ハンドルアセンブリ９６を介して手動で実施することができる。上記で紹介したエンドエフェクタ４０の構成要素およびエンドエフェクタ４０とともに使用するための構成要素はそれぞれ、以下により詳細に説明する。
【００４２】
低侵襲脊椎固定技法（ならびに他のタイプの手術処置）は、概して、手術部位ＳＴの２つ以上の椎骨内に複数の固定具５０を設置することを伴う。例えば、２つの隣接する椎骨の後方経路腰椎椎体間固定術（例えば、腰椎のＬ５に対する仙骨のＳ１の固定術）では、典型的に、固定すべき各椎骨の棘突起の両側の椎弓根内へ固定具５０を左右に設置し、それに対応して左右の安定化ロッドを支持する。したがって、２つの隣接する椎骨を固定することは、概して、少なくとも４つの固定具５０を設置することを伴い、固定すべき追加の各椎骨は、概して、さらに２つの左右の固定具５０を設置することを伴う（例えば、腰椎のＬ５に対する仙骨のＳ１固定術と、腰椎のＬ４に対する腰椎のＬ５の固定術との組合せ）。さらに、椎孔を通過しないで、隣接する椎弓板から椎体内へそれぞれの椎弓根全体にわたって延びることなどのために、脊髄、神経根などに対して固定具５０を椎骨に慎重に設置しなければならないことが、当業者には理解されよう。したがって、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、各固定具５０は、異なる軌道Ｔに沿って設置される。
【００４３】
図５Ａ〜図５Ｇはそれぞれ、椎骨（例えば、腰椎のＬ５）を横断方向に示しており、回転機器８０およびいくつかの実施形態では手動インターフェース９４を介して固定具５０の設置を容易にするために、エンドエフェクタ４０によって支持されたツール４２をどのように利用することができるかを順次示す。図５Ａで、第１の軌道Ｔ１および第２の軌道Ｔ２が、棘突起に対して左右に配置されていることが示されており、それぞれ、椎孔および脊髄の両側でそれぞれの椎弓根を通って椎体内へ延びている。１つの固定具５０が、第１の軌道Ｔ１に沿ってすでに設置されていることが示されており、回転切断ツール４４の遠位切断端４４Ｄ（例えば、ドリルビットの先端）が、手術部位ＳＴに隣接していることが示されている。ここで、回転切断ツール４４は、第２の軸Ａ２の周りを回転するように支持され、手術用ロボット３２は、第２の軌道Ｔ２に対する第２の軸Ａ２の位置合わせを維持する。
【００４４】
図５Ｂは、遠位切断端４４Ｄを手術部位ＳＴの椎骨内へ第１の深さＤ１で位置決めするように、椎弓根を通って第２の軌道Ｔ２に沿って前進した回転切断ツール４４を示し、図５Ｃは、遠位切断端４４Ｄを第１の深さＤ１より大きい第２の深さＤ２で位置決めするように、第２の軌道Ｔ２に沿ってさらに前進した回転切断ツール４４を示す。
【００４５】
図５Ｄは、第２の軌道Ｔ２に沿って椎骨内へ第２の深さＤ２まで延びる回転切断ツール４４によって形成されたパイロット孔４６を示す。図５Ｄはまた、パイロット孔４６内に設置されるように手術部位ＳＴに隣接して位置決めされた別の固定具５０の遠位先端５０Ｄを示す。ここで、固定具５０は、第２の軸Ａ２の周りを回転するように回転駆動ツール４８によって支持され（図３〜図４参照）、手術用ロボット３２は同様に、第２の軌道Ｔ２に対する第２の軸Ａ２の位置合わせを維持する。
【００４６】
図５Ｅは、第２の軸Ａ２の周りの回転駆動ツール４８の回転を介してパイロット孔４６に「螺入」した後、第２の軌道Ｔ２に沿って前進した固定具５０を示す。この図５Ｅで、固定具５０の遠位先端５０Ｄは、椎骨内へ第３の深さＤ３で位置決めされ、この例では、第３の深さＤ３は第２の深さＤ２より大きいが、第２の深さＤ２と同じに、または第２の深さＤ２より小さくすることもできる。
【００４７】
図５Ｆで、固定具５０は、第３の深さＤ３より大きい第４の深さＤ４で遠位先端５０Ｄを位置決めするように、第２の軌道Ｔ２に沿ってさらに前進したことが示されている。ここで、第４の深さＤ４は、設置された固定具５０の所期の最終位置ＦＰを表し、左右の両固定具の最終位置ＦＰが、図５Ｇに示されており、各固定具５０は、それぞれの軌道Ｔ１、Ｔ２に位置合わせされる。
【００４８】
図５Ａ〜図５Ｇを引き続き参照すると、外科医は、回転切断ツール４４または回転駆動ツール４８を第２の軌道Ｔ２に沿って複数の異なる方法で前進させることができることが理解されよう。図示の回転切断ツール４４および回転駆動ツール４８がどのように構成されるかにより、第２の軸Ａ２の周りのツール４２の回転は、骨との係合に応答して、遠位切断端４４Ｄおよび／または遠位先端５０Ｄを第２の軌道Ｔ２に沿って前進させる傾向がある。この傾向にかかわらず、外科医は、概して、普通なら第２の軌道Ｔ２に対する第２の軸Ａ２の位置合わせを解除しうるロボットアーム３６の動きまたは関節動作を抑制するように、手術用ロボット３２を触覚モードで動作させながら、操作具アセンブリ８８のグリップ９０に力を印加することによって、第２の軌道Ｔ２に沿ってツール４２を前進させる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、手術用システム３０は、深さＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４のうちの１つまたは複数に接近または到達すると、異なる方法で動作するように構成される。例えば、手術用システム３０は、外科医が、入力操作具９２に係合して回転機器８０を駆動し、第１の深さＤ１に到達するまで回転切断ツール４４を第２の軸Ａ２の周りで回転させることを可能にするように構成することができる（図５Ｂ参照）。第１の深さＤ１に到達した後、手術用システム３０は回転を中止し、とりわけ、外科医が、手動インターフェース９４に対するハンドルアセンブリ９６の係合を介して、第１の深さＤ１から第２の深さＤ２（図５Ｃ参照）へ手動で（例えば、回転機器８０からのトルクなし）前進することを可能にすることができる。
【００５０】
手術用システム３０は、遠位先端５０Ｄが第３の深さＤ３に到達したとき（図５Ｅ参照）など、固定具５０が設置されたときも、同様に回転を中止し、したがって、外科医は、手動インターフェース９４に対するハンドルアセンブリ９６の係合を介して、第３の深さＤ３から第４の深さＤ４（図５Ｆ参照）への設置を手動で完了することができる。所定の深さで回転を中止することに加えて、手術用システム３０はまた、特定の深さに接近するにつれて回転を遅くし、第２の軌道Ｔ２に沿って並進速度を制限し、または他の方法でツール４２の回転および／もしくは並進に対する可変の制御を行うことができる。
【００５１】
図５Ａ〜図５Ｇに示す設置シーケンスは、例示的かつ非限定的であることを意図したものであり、深さＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、ツール４２をどのように利用することができるかを説明することを助けるための任意の基準点であることを意図したものであるが、椎骨への実際の深さ（例えば、術前の計画に応じて判定および設定される）を表すこともできる。さらに、図５Ａ〜図５Ｇに関連した深さＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４についての上記の議論は、概して、１つの深さ（例えば、Ｄ１またはＤ３）に到達するまでの回転機器８０によるツール４２の回転と、最終深さ（例えば、Ｄ２またはＤ４）までの手動インターフェース９４によるツール４２の回転とを区別するが、いくつかの実施形態では、ツール４２を最終深さ（例えば、Ｄ２またはＤ４）まで回転させるために、回転機器８０または手動インターフェース９４を単独で利用することもできることが考えられる。説明的な例として、回転機器８０を使用して、回転切断ツール４４を駆動し、第２の深さＤ２までパイロット孔を形成することができ（第１の深さＤ１から第２の深さＤ２へ回転を遅くすることもできる）、その時点で、手術用システム３０は、回転機器８０の回転を中止し、外科医が回転駆動ツール４８に切り換えて固定具５０を設置することを促すことができる。次いで、回転機器８０からのトルクを使用することなく、手動インターフェース９４を介して、回転駆動ツール４８を第４の深さＤ４まで手動で回転させることができる。言い換えれば、排他的に回転機器８０によって生成されたトルクを介して、排他的に手動インターフェース９４に手動で印加されたトルクを介して、または順次回転機器８０および手動インターフェース９４の両方から、特定のツール４２を回転させることができることが考えられる。他の構成も企図される。
【００５２】
固定具５０の設置に関連するワークフローは、とりわけ実行される特有の手術処置、固定具５０の構成などに基づいて、本明細書に記載する例示的な実施形態とは異なることもできることが理解されよう。非限定的な例として、図面全体にわたって示されている固定具５０の設置を容易にすることを助けるために、パイロット孔４６を形成する代わりに、固定具５０は、事前形成されたパイロット孔４６を必要とすることなく設置されるように「セルフタッピング」または他の方法で構成される固定具５０など、必ずしもパイロット孔４６の形成を必要としない「単一通過」ワークフローを容易にするように構成することができることが企図される。他の構成も企図される。
【００５３】
図６〜図９を次に参照すると、回転駆動ツール４８および固定具５０がより詳細に示されている。上述したように、図示の固定具５０は、低侵襲手術技法で椎骨内へ設置されるように構成された椎弓根スクリューインプラントとして実現され、多軸ヘッド１００によって支持されたねじ体９８を有しており、多軸ヘッド１００には羽根１０２が取り外し可能に固定される。このタイプの固定具５０の構造の例示的な実施形態は、開示が全体として参照により本明細書に組み込まれている、「Ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ  Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ  Ｓｐｉｎａｌ  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第９，４０８，７１６号に記載されている。いくつかの実施形態では、手術用システム３０は、開示がそれぞれ全体として参照により本明細書に組み込まれている、「Ｎｅｕｒａｌ  Ｍｏｎｉｔｏｒ−Ｂａｓｅｄ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｈａｐｔｉｃｓ」という名称の米国特許第９，８０１，６８６号、および／または「Ｐｏｗｅｒ  Ｐｅｄｉｃｌｅ  Ｓｃｒｅｗｄｒｉｖｅｒ」という名称の米国特許出願公開第２０１８／００４２６５０（Ａ１）号に記載されている、このタイプまたは他のタイプの固定具５０の設置を容易にすることができる。他のタイプおよび構成の固定具５０、ならびにその関連する設置も、本開示によって企図されることが理解されよう。
【００５４】
図９に最もよく示すように、回転駆動ツール４８は、概して、支持管１０６内に回転可能に支持されたドライブシャフト１０４を備える。輪郭体（ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ  ｂｏｄｙ）１０８が、同時に回転するように支持管１０６に結合されており、外科医によって係合されると、とりわけ回転駆動ツール４８を固定具５０に取り付けることを容易にするように構成される。輪郭体１０８は、概して１１２で示すスプライン係合を介して同時に回転するように、ロックサブアセンブリ１１０に選択的に係合する。
【００５５】
ロックサブアセンブリ１１０は、支持管１０６に対するドライブシャフト１０４の軸方向の動きを選択的に制限するように構成される。この目的で、ロックサブアセンブリ１１０は、ドライブシャフト１０４に対して横断方向に動くようにスライダ１１６を支持するロック体１１４を備える。図示の実施形態では、スライダ１１６は、ばね１１８によって付勢され、ピン１１９を介してロック体１１４に対して保持される。支持管１０６は雄ねじ１２０を備え、雄ねじ１２０は、固定具５０の羽根１０２内に形成された対応する雌ねじ１２２に係合し、ドライブシャフト１０４の遠位端が駆動キー１２４を備え、駆動キー１２４は、固定具５０のねじ体９８の近位端内に多軸ヘッド１００に隣接して形成された相応の形状の従動キー１２６に係合する。したがって、回転駆動ツール４８は、駆動キー１２４と従動キー１２６との間の係合、および雄ねじ１２０と雌ねじ１２２との間の係合を介して、固定具５０に解放可能に取付け可能である。このタイプの回転駆動ツール４８および固定具５０の１つの例示的な実施形態が、開示が全体として参照により本明細書に組み込まれている、「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｓｐｉｎａｌ  Ｉｍｐｌａｎｔ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ」という名称の米国特許第８，００２，７９８号に記載されている。
【００５６】
概して１２８で示すビットインターフェースが、ロックサブアセンブリ１１０に隣接してドライブシャフト１０４の近位端に結合される。ビットインターフェース１２８は、エンドエフェクタ４０の駆動アセンブリ８２のコネクタ８６に解放可能に取り付けられるように構成され、以下により詳細に説明するように、それぞれコネクタ８６に対する回転駆動ツール４８の並進および回転を制限するようにコネクタ８６に係合する軸方向保持器１３０および回転保持器１３２を備える。図８に最もよく示すように、固定具５０のねじ体９８、ならびに回転駆動ツール４８のドライブシャフト１０４およびビットインターフェース１２８には、とりわけガイドワイヤＧＷ（例えば、「Ｋワイヤ」）が貫通することが可能になるように、カニューレが挿入される（詳細には図示せず）。
【００５７】
図１〜図２４を次に参照すると、上述したように、手術用ロボット３２が軌道Ｔに対する第２の軸Ａ２の位置合わせを維持し、外科医によって操作具アセンブリ８８のグリップ９０に印加される力などに応答して、エンドエフェクタ４０およびツール４２が第２の軸Ａ２に沿って同時に並進することを可能にするため、エンドエフェクタ４０は、回転機器８０または手動インターフェース９４からのトルクを介して、第２の軸Ａ２の周りのツール４２の回転を容易にするように構成される。図１０Ａ〜図１２に最もよく示すように、取付具７８は、エンドエフェクタ４０の様々な他の構成要素を支持し、有利にはロボットアーム３６の結合具３８（図１参照）に対して第２の軸Ａ２を位置決めし、とりわけエンドエフェクタ４０の硬度および剛性を促進すると同時に、手術用システム３０の有用性、安定性、および精度に関する利点をもたらすように構成される。
【００５８】
エンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関連して示す操作具アセンブリ８８の代表的な実施形態では、グリップ９０は、略円筒形の形状を有し、手の係合を概ね回内または回外するように構成される。したがって、外科医が回転機器８０によってトルクを生成するように操作具アセンブリ８８を作動させているとき、外科医の手は、第２の軸Ａ２が概してグリップ９０を通って延びるように（図１０Ａおよび図１１Ａ参照）、駆動アセンブリ８２の上に位置決めされる。これにより、有利には、操作具アセンブリ８８に係合しながら、軌道Ｔに沿って外科医の手を位置決めすることが可能になり、これにより、外科医が軌道Ｔと実質的に位置合わせされた方向の力をエンドエフェクタ４０に印加してツール４２を前進させることを助けることができる。さらに、この構成により、駆動アセンブリ８２、ツール４２、または手術部位ＳＴの外科医の視野を実質的に妨げることなく、外科医がグリップ９０に係合することが可能になる。しかし、操作具アセンブリ８８および／またはグリップ９０は、グリップ９０が概して中立（回内または回外とは異なる）の手の係合のために成形および配置される場合など、他の方法で構成することもでき、回転機器８０を駆動するように係合されるとき、軌道Ｔと一列に、または軌道Ｔからずれて配置することができることが理解されよう。他の構成も企図される。
【００５９】
図面全体にわたって示す操作具アセンブリ８８の上記の実施形態では、上述したように回転機器８０を駆動するようにグリップ９０が係合されたとき（図１０Ａおよび図１１Ａ参照）、有利には、外科医の手が軌道Ｔに沿って位置決めされるが、必然的にこの構成では、手動インターフェース９４へのアクセスを少なくとも部分的に抑制するようにグリップ９０が位置決めされることが理解されよう。手動インターフェース９４へのアクセスを促進するために、操作具アセンブリ８８は、概して１３４で示すフレームを備え、フレーム１３４は、グリップ９０および入力操作具９２が、回転機器８０を駆動して、ツール４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させるように（図１０Ａ、図１１Ｄ、図１１Ｅ、および図１９Ａ〜図１９Ｂ参照）、外科医によって係合されるように配置される第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１、ならびにグリップ９０および入力操作具９２が、手動インターフェース９４へのアクセスを促進するように位置決めされ、それによって手動インターフェース９４が、使用者から印加された力を受け取って、ツール４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させるように配置される第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２（図１０Ｂおよび図１１Ｂ〜図１１Ｃ参照）を含む複数の操作具アセンブリ位置間で回転機器８０に対して動くように、グリップ９０および入力操作具９２を支持する。以下により詳細に説明するように、他の操作具アセンブリ位置も企図される。
【００６０】
図１５、図１７、および図１９Ａ〜図１９Ｃに最もよく示すように、操作具アセンブリ８８は、概して１３６で示す保持器を備えており、保持器１３６は、同時に動くようにフレーム１３４に動作可能に結合される。図示の実施形態では、保持器１３６は、エンドエフェクタ４０のアセンブリを容易にするために、フレーム１３４とは別個の構成要素として形成されているが、他の実施形態では、フレーム１３４と一体形成することもできる。
【００６１】
保持器１３６は、操作具アセンブリ８８のグリップ９０が回転機器８０に対して不注意で動くことを防止するように構成される。この目的で、保持器１３６は、ロック位置１３８Ｌ（図２０Ａ参照、図１５も参照されたい）とロック解除位置１３８Ｕ（図２０Ｂ参照）との間を選択的に可動であるプランジャ１３８を備える。概して１４０で示すキャッチが、回転機器８０に動作可能に取り付けられ（例えば、ファスナを介する）、複数の受入部１４１を有しており、複数の受入部１４１はそれぞれ、保持器１３６のプランジャ１３８をロック位置１３８Ｌで受け取って操作具アセンブリ位置Ｐ１、Ｐ２のうちの一方を画定するように成形される。図１９Ａ〜図１９Ｃに最もよく示すように、キャッチ１４０は、略環状の形状を有し、受入部１４１はそれぞれ、略円筒形の形状を有し、キャッチ１４０の周りで互いから径方向に隔置される。保持器１３６およびキャッチ１４０の配置を入れ替えることもでき、したがって、プランジャは、操作具アセンブリ８８と同時に動くのではなく、回転機器８０に対して静止したままであることもできることが理解されよう。
【００６２】
図１５および図２０Ａ〜図２０Ｂを次に参照すると、保持器１３６は、プランジャ１３８と連係する解放レバー１４２を備える。解放レバー１４２は、外科医または別の使用者によって係合されると、ロック位置１３８Ｌ（図２０Ａ参照）とロック解除位置（図２０Ｂ参照）との間のプランジャ１３８の動きを容易にするように配置される。プランジャ１３８は、保持器１３６内に形成されたプランジャ孔１４４に沿って動くように支持され、レバー案内ピン１４６を介して解放レバー１４２に結合されており、レバー案内ピン１４６は、保持器１３６内に形成された保持器スロット１４８（図２０Ａ〜図２０Ｂに破線で示す）に沿って並進するように支持される。プランジャ１３８をロック位置１３８Ｌへ動かすために、圧縮ばねなどのプランジャ付勢要素１５０（図１５参照）が、プランジャ１３８と保持器１３６との間に介在する。プランジャ１３８をロック解除位置１３８Ｕへ動かすために、解放レバー１４２はクラスプ要素１５２を支持しており、クラスプ要素１５２は、保持器１３６内に形成された相応の形状のクラスプポケット１５４内へ選択的に位置決めすることができる。クラスプ要素１５２は、クラスプピン１５６を介して解放レバー１４２に取り付けられる。
【００６３】
プランジャ１３８をロック解除位置１３８Ｕへ動かすために、外科医または別の使用者は、クラスプ要素１５２がクラスプポケット１５４に入るまで、概してキャッチ１４０から離れる方向の力を解放レバー１４２に印加して、レバー案内ピン１４６が保持器スロット１４８に沿って並進するにつれてプランジャ付勢要素１５０を圧縮することができる。クラスプ要素１５２およびクラスプポケット１５４の対応する形状により、プランジャ１３８がロック解除位置１３８Ｕで維持され、次に外科医または別の使用者は、概してキャッチ１４０に向かう方向の力を解放レバー１４２に印加して、クラスプ要素１５２をクラスプポケット１５４から取り出し、次いでそれによってプランジャ付勢要素１５０内に蓄積されているエネルギーが、プランジャ１３８をロック位置１３８Ｌへ戻す。保持器１３６、プランジャ１３８、およびキャッチ１４０の他の構成も企図されることが理解されよう。
【００６４】
図１７に示すように、回転機器８０は、概して１５８で示すジャーナルを備え、操作具アセンブリ８８は、フレーム１３４に動作可能に取り付けられた支承面１６０を備え、支承面１６０は、ジャーナル１５８に係合するように配置され、したがって、操作具アセンブリ８８は、操作軸Ａ３（図１９Ａ〜図１９Ｃ参照）の周りで操作具アセンブリ位置Ｐ１（図１０Ａ、図１１Ａ、および図１９Ａ〜図１９Ｂ参照）、Ｐ２（図１０Ｂおよび図１１Ｂ〜図１１Ｃ参照）、Ｐ３（図１１Ｆおよび図１９Ｃ参照）間を回転機器８０に対して選択的に可動である。言い換えれば、図示の実施形態では、フレーム１３４は、操作具アセンブリ位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３間を回転機器８０に対して回転するように操作具アセンブリ８８を支持する。図１７に示すように、支承面１６０は、ファスナを介してフレーム１３４に取り付けられたキャップ要素１６２、ならびにキャップ要素１６２に隣接するフレーム１３４の一部分によって画定される。回転機器８０と操作具アセンブリ８８との間の平滑な回転運動を促進するために、それぞれ回転機器８０および操作具アセンブリ８８に沿って他の位置に（例えば、保持器１３６に隣接して）、他のジャーナルおよび支承面を設けることもできる。上記の実施形態は、第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１と第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２との間の操作具アセンブリ８８の回転運動を対象とするが、他のタイプの動きも企図されることが理解されよう。説明的な例として、いくつかの実施形態では、旋回、摺動、並進、および／またはこれらの組合せを利用することができる。
【００６５】
上述したように、図示の実施形態では、操作具アセンブリ８８のグリップ９０は、外科医が入力操作具９２に係合して回転機器８０を駆動するとき、外科医の手を軌道Ｔに沿って支持するように配置する。一実施形態では、第２の軸Ａ２は、第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１で、操作具アセンブリ８８の少なくとも一部分と交差する（図１０Ａ参照）。さらに、図１１Ａに示すように、操作具アセンブリ８８が第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１にあるとき、グリップ９０は、第２の軸Ａ２に実質的に直交する。逆に、図１１Ｂに示すように、操作具アセンブリ８８が第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２にあるとき、グリップ９０は、第２の軸Ａ２に実質的に平行である（第２の軸Ａ２からずれる）。したがって、図示の実施形態では、第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１から第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２への動きは、操作具アセンブリ８８を回転機器８０に対して約９０度回転させることを含む。したがって、図１９Ａ〜図１９Ｃに示すように、第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１および第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２を画定するキャッチ１４０の受入部１４１は、操作軸Ａ３に対して互いから９０度離れて配置される。さらに、第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１と第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２との間の第３の操作具アセンブリ位置Ｐ３（図１１Ｆおよび図１９Ｃ参照）などの他の操作具アセンブリ位置を画定するために、追加の受入部１４１が設けられる。任意の好適な数の受入部１４１を設けて、複数の異なる方法で互いから隔置された対応する数の個別の操作具アセンブリ位置を画定することができることが理解されよう。
【００６６】
図１６に概略的に示すように、一実施形態では、エンドエフェクタ４０は、概して１６４で示すアセンブリセンサ配置体を備えており、アセンブリセンサ配置体１６４は、操作具アセンブリ位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３間の回転機器８０に対する操作具アセンブリ８８の位置を判定するように、回転機器８０と操作具アセンブリ８８との間に介在する（図１１Ａ、図１１Ｂ、および図１１Ｆ参照）。アセンブリセンサ配置体１６４は、位置（例えば、エンコーダ、センサ／発信体配置など）を区別するのに十分な任意の好適な構成とすることができ、制御システム５２と通信して、とりわけ操作具アセンブリ８８が回転機器８０に対してどのように位置決めされているかに応じて異なる方法で回転機器８０を制御することを可能にすることができる。他の構成および配置も企図される。
【００６７】
上述したように、操作具アセンブリ８８の入力操作具９２は、回転機器８０の駆動を容易にするために、外科医によって係合されるように配置される。図１３に概略的に示すように、回転機器８０は、機器ハウジング１６８内に支持されたアクチュエータ１６６（例えば、電気モータ）を備え、機器ハウジング１６８は、ジャーナル１５８を画定し、取付具７８に堅く取り付けられる。アクチュエータ１６６は、概して１７０で示すアクチュエータドライバ（例えば、プリント回路基板上に支持されたモータコントローラ）と通信するように配置され、アクチュエータドライバ１７０は、概して１７２で示すアクチュエータインターフェース（例えば、アームコントローラ５６に接続された配線ハーネス）を介して、制御システム５２と通信するように配置される。アクチュエータ１６６、アクチュエータドライバ１７０、および／またはアクチュエータインターフェース１７２は、入力操作具９２の係合に応答して第１の軸Ａ１の周りの回転トルクを選択的に生成するように、回転機器８０に動力供給し、回転機器８０を制御し、または他の方法でそれを可能にするのに十分な複数の異なる方法で配置または構成することができることが、当業者には理解されよう。さらに、以下の後述する説明から理解されるように、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関連して示す本明細書に記載のエンドエフェクタ４０の特定の実施形態は、回転機器８０が概してモジュール構成を有するように構成されるが（例えば、駆動アセンブリ８２の１つまたは複数の部分から取り外し可能）、エンドエフェクタ４０の他の実施形態は、モジュール式ではない（例えば、駆動アセンブリ８２の１つまたは複数の部分と一体化される）。したがって、別途指示がない限り、「アクチュエータ１６６」および「回転機器８０」という用語は、区別なく使用することができる。
【００６８】
図１３〜図１９Ｃを次に参照すると、操作具アセンブリ８８の入力操作具９２は、回転トルクがアクチュエータ１６６によってどのように生成されるかを容易にするために、アクチュエータドライバ１７０と通信するように配置される。この目的で、入力操作具９２は、回転機器８０によって生成される回転トルクを制御するために、第１の入力位置Ｉ１（図１９Ａ参照）と第２の入力位置Ｉ２（図１９Ｂ参照）との間をグリップ９０に対して動くように配置される。図示の実施形態では、第１の入力位置Ｉ１は、入力操作具９２との係合の不在に対応し、第２の入力位置Ｉ２は、入力操作具９２の完全な係合に対応する。入力操作具９２はまた、アクチュエータ１６６の可変の速度制御を容易にすることなどのために、第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間の他の入力位置へ可動であることが理解されよう。
【００６９】
第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間の入力操作具９２の物理的な位置をアクチュエータドライバ１７０へ通信するために、操作具アセンブリ８８は、入力操作具９２と連係するように配置された操作用発信体１７４（図１７〜図１９Ｃ参照）を備え、回転機器８０は、アクチュエータドライバ１７０と通信して、第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間の入力操作具９２の動きに対応する操作用発信体１７４の位置を判定するように配置された操作検出器１７６（概略的に示す図１７〜図１８参照）を備える。一実施形態では、操作用発信体１７４は、磁石としてさらに画定され、操作検出器１７６は、磁石によって生成される磁界の所定の変化に応答して、操作用発信体１７４の相対的な位置を判定する。この説明的な例では、操作検出器１７６は、磁界の変化を感知してそれに応答するのに十分な任意の好適なタイプとすることができる。さらに、操作用発信体１７４は、鉄系材料から製造することができ、操作検出器１７６は、操作用発信体１７４の鉄系材料の相互作用による磁界の変化に応答するホール効果センサとすることができることが考えられる。したがって、操作用発信体１７４はまた、鉄のエナメル、被覆、塗料などとして実現することもできることが考えられる。他の構成も企図される。
【００７０】
図１７〜図１９Ｃを次に参照すると、第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間の入力操作具９２の動きを、操作検出器１７６によって感知することができる操作用発信体１７４の対応する動きに変換するために、入力操作具９２と操作用発信体１７４との間にリンク機構１７８が介在する。リンク機構１７８は、概して、カム部材１８０、ピストン１８２、キャリア１８４、フォーク形状体１８６、およびフォークガイド１８８を備える。入力操作具９２は、操作ハンドル１９０、１対のガイドシャフト１９２、および延長部材１９４を備える。ガイドシャフト１９２は、操作ハンドル１９０から延び、グリップ９０内に配置されたそれぞれのブッシング１９６内を摺動するように支持される。延長部材１９４は同様に、ガイドシャフト１９２から離れる方へ、操作ハンドル１９０から切欠端１９８へ延びる。カム部材１８０は、ピストン１８２と入力操作具９２の切欠端１９８との間に介在し、フレーム１３４に結合された支持シャフト２００の周りを旋回する。支持シャフト２００の両側に、カム部材１８０は、ピストン１８２に当接する係合面２０２と、スロット付きの突出部２０４とを有し、突出部２０４内を延長ピン２０６が移動する。延長ピン２０６は、延長部材１９４の切欠端１９８に取り付けられ、入力操作具９２が動くと支持シャフト２００の周りでカム部材１８０を旋回させる。
【００７１】
ピストン１８２は、フレーム１３４に取り付けられたピストンブッシング２０８内に摺動可能に支持される。カム部材１８０の係合面２０２に接触することに加えて、ピストン１８２はまた、フォークガイド１８８のフォークガイドシャフト２１０に接触し、フォークガイドシャフト２１０は、１対のワッシャ２１４とキーパ２１６との間で操作付勢要素２１２を支持する（図１８参照）。キーパ２１６は、フォークガイドシャフト２１０に取り付けられ、ワッシャ２１４間で操作付勢要素２１２を保持するようにワッシャ２１４のうちの一方に係合する。ワッシャ２１４は、ピストン１８２の動きに応答したフォークガイドシャフト２１０の並進を容易にすることを助ける。ここで、操作付勢要素２１２は、入力操作具が第１の入力位置Ｉ１から第２の入力位置Ｉ２へ動くと、ワッシャ２１４のうちの一方とフレーム１３４との間で圧縮されるように配置され、操作付勢要素２１２内に蓄積されているエネルギーが、入力操作具を第１の入力位置Ｉ１へ動かす。
【００７２】
フォークガイド１８８は、フォーク形状体１８６と同時に動き、図示の実施形態では、フォーク形状体１８６は、入力操作具９２が第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間を動くと、第１の軸Ａ１に沿って並進するように保持器１３６内に配置される（図１９Ａと図１９Ｂを比較されたい）。図１７に示すように、保持器１３６は、操作具アセンブリ８８が第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１と第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２との間を動くと、フォーク形状体１８６と同時に第１の軸Ａ１の周りで回転するような形状である。
【００７３】
キャリア１８４は、同時に動くように、操作用発信体１７４に動作可能に取り付けられ、または他の方法で操作用発信体１７４を支持し、外側摺動接触面２１８（図１８参照）および１対の外側阻止面２２０を画定する。フォーク形状体１８６は、内側摺動接触面２２２および１対の内側阻止面２２４を画定する。キャリア１８４の外側摺動接触面２１８は、フォーク形状体１８６の内側摺動接触面２２２に係合して、キャリア１８４を動かすことなく、フォーク形状体１８６が第１の軸Ａ１の周りを回転することを可能にし、キャリア１８４の外側阻止面２２０は、フォーク形状体１８６の内側阻止面２２４に係合して、フォーク形状体１８６およびキャリア１８４が第１の軸Ａ１に沿って同時に並進することを容易にする（図１９Ａ〜図１９Ｃを比較されたい）。図１８に示すように、回転機器８０の機器ハウジング１６８は、操作検出器１７６に隣接して配置されたスロット２２６を画定する（図１８に概略的に示す）。キャリア１８４はボス２２８を備え、ボス２２８は、第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間の入力操作具９２の動きによって生じる第１の軸Ａ１に沿ったフォーク形状体１８６の対応する並進に応答して並進するように、スロット２２６に沿って支持される。リンク機構１７８および／または操作具アセンブリ８８の様々な構成要素に対して、図面に示したもの以外の他の構成も企図されることが理解されよう。
【００７４】
図１〜図２４を再び参照すると、エンドエフェクタ４０は、回転機器８０に動作可能に取り付けられた結合器２３０を用いる。結合器２３０は、手術用ロボット３２によって維持される異なる軌道に沿って第２の軸Ａ２を回転機器８０に対して選択的に位置決めするために、駆動アセンブリ８２を回転機器８０に複数の方位で解放可能に固定するように構成される。この機能により、第２の軸Ａ２が回転機器８０に対して、したがって、エンドエフェクタ４０の取付具７８に対してどのように向けられているかにかかわらず、グリップ９０を概して同様に位置決めすることができることから、個別の各軌道Ｔに沿ってより一貫した手法が外科医に与えられる（図２Ａ〜図２Ｃを比較されたい）。
【００７５】
上述した機能は、図１１Ａ〜図１１Ｆの全体にわたって、第２の軸Ａ２の方位と取付具７８の方位とを比較することによってさらに示されている。ここで、取付具７８は、概して２３２で示す基準部分を有し、この説明的な例では、基準部分２３２は、ロボットアーム３６の結合具３８に当接する取付具７８の略平面によって画定された垂直線として実現される。しかし、基準部分２３２は、取付具７８に対して固定されたままであるエンドエフェクタ４０の他の構成要素によって画定することもでき、または他の方法で（例えば、重力などによって環境に対して垂直に）画定することもできることが理解されよう。
【００７６】
図１１Ａ〜図１１Ｃで、駆動アセンブリ８２は、基準方位ＯＲに配置され、第２の軸Ａ２と取付具７８の基準部分２３２との間に画定される。したがって、第２の軸Ａ２は、基準方位ＯＲにあるとき、基準部分２３２に平行である。しかし、図１１Ｄで、駆動アセンブリ８２は、異なる第１の方位Ｏ１に配置されており、第１の方位Ｏ１は、第１の回転方向Ｒ１における第１の軸Ａ１の周りの回転機器８０に対する駆動アセンブリ８２の回転によって画定される。さらに、図１１Ｅおよび図１１Ｆで、駆動アセンブリ８２は、第２の方位Ｏ２に配置されており、第２の方位Ｏ２は、反対の第２の回転方向Ｒ２における第１の軸Ａ１の周りの回転機器８０に対する駆動アセンブリ８２の回転によって画定される。
【００７７】
図１１Ａ〜図１１Ｆに示す斜視図から、第１の回転方向Ｒ１は反時計回りであり、第２の回転方向Ｒ２は時計回りである。したがって、図１１Ｄに示す第１の方位Ｏ１にあるとき、駆動アセンブリ８２は、第１の軸Ａ１の周りを基準部分２３２に対して＋４５度反時計回りに回転している。図１１Ｅ〜図１１Ｆに示す第２の方位Ｏ２にあるとき、駆動アセンブリ８２は、第１の軸Ａ１の周りを基準部分２３２に対して−４５度時計回りに回転している。したがって、第１の方位Ｏ１と第２の方位Ｏ２との間には９０度の差がある。しかし、第１の方位Ｏ１および第２の方位Ｏ２は、グリップ９０の一貫した位置決めを容易にするように複数の異なる方法で画定することができることが理解されよう。さらに、結合器２３０は、駆動アセンブリ８２を他の方位で支持することもできることが理解されよう。
【００７８】
図１３を次に参照すると、本明細書に示す代表的な実施形態では、結合器２３０は、キャリアリング２３８内に形成されたそれぞれの結合ポケット２３６に沿って第１の軸Ａ１に対して径方向に動くように支持された複数の結合要素２３４（例えば、ボールベアリング）を備える。結合器２３０はまた、ロックカラー２４０を備え、ロックカラー２４０は、結合要素２３４に接触する内側傾斜面２４２を有する。ロックカラー２４０は、外科医からロックカラー２４０に印加される力を介して、第１の軸Ａ１の周りを選択的に回転するように配置される。キャリアリング２３８は、ロックカラー２４０とキャリアリング２３８との間のねじ係合（ねじ係合は詳細には図示せず）などを介して、機器ハウジング１６８に対するロックカラー２４０の回転に応答して、回転機器８０に対して軸方向に並進するように構成される。
【００７９】
ロックカラー２４０が第１の軸Ａ１の周りを第２の回転方向Ｒ２に回転すると、キャリアリング２３８は、結合要素２３４と同時に、第１の軸Ａ１に沿ってアクチュエータ１６６の方へ並進する。結合要素２３４に接触する内側傾斜面２４２の形状のため、アクチュエータ１６６の方へ並進することで、結合要素２３４が第１の軸Ａ１の方へ径方向内方に動いて、駆動アセンブリ８２を押圧し、それによって取付具７８に対する駆動アセンブリ８２の方位を維持する。逆に、ロックカラー２４０が第１の軸Ａ１の周りを第１の回転方向Ｒ１に回転するとき、キャリアリング２３８は、結合要素２３４と同時に、第１の軸Ａ１に沿ってアクチュエータ１６６から離れる方へ並進し、次いで結合要素２３４は、それぞれの結合ポケット２３６に沿って第１の軸Ａ１から離れる方へ径方向に動くことが可能になる。結合器２３０の他の構成も企図されることが理解されよう。さらに、結合器２３０は、任意の数の異なる方位で、または事前定義された方位だけで（例えば、ロックまたは戻り止め機構を介して）、駆動アセンブリ８２を回転機器８０に固定するように構成することができる。
【００８０】
結合器２３０は、手術用ロボット３２のベース３４とツール４２との間に追加の接合部を事実上形成することが理解されよう。取付具７８に対する駆動アセンブリ８２の方位を通信するために、図４に概略的に２４４で示す方位センサ配置体が、回転機器８０に対する駆動アセンブリ８２の方位を判定するように、回転機器８０と駆動アセンブリ８２との間に介在する。この目的で、方位センサ配置体２４４は、駆動アセンブリ８２に動作可能に取り付けられた方位用発信体（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｅｍｉｔｔｅｒ）２４６と、回転機器８０に対する方位用発信体２４６の位置を判定するように回転機器８０に動作可能に取り付けられた方位検出器２４８とを備える。ここでも、方位センサ配置体２４４は、複数の異なるタイプ、構成、および／または配置とすることができる。別法として、ユーザインターフェース６６の入力デバイス７０（図１参照）などを介して、選択された方位を手術用システム３０に手動で入力することもできる。
【００８１】
図２１〜図２４を次に参照すると、上述したように、駆動アセンブリ８２は、回転機器８０または手動インターフェース９４から、ギアトレイン８４を介して、コネクタ８６に取り付けられたツール４２に回転を伝達するために用いられる。この目的で、駆動アセンブリ８２は、略Ｌ字形の駆動体２５０を備え、駆動体２５０は、以下により詳細に説明するように、動力入力シャフト２５２を第１の軸Ａ１（図２３Ａ参照）に沿って支持し、また手動入力シャフト２５４、保持シャフト２５５、および中間シャフト２５６を第２の軸Ａ２に沿ってさらに支持する。動力入力シャフト２５２は動力結合器２５８を備え、動力結合器２５８は、同時に回転するように、アクチュエータ１６６に結合された対応するアクチュエータ結合器２６０（図１３参照）に係合するように成形される（例えば、干渉型の「ドッグクラッチ」として）。動力入力シャフト２５２、手動入力シャフト２５４、保持シャフト２５５、および中間シャフト２５６はそれぞれ、概して、１つまたは複数のベアリング２６２（例えば、封止ボールベアリング）、ワッシャ２６４、キーパ２６６、および／またはばねシム２６８を介して、駆動体２５０に対して回転するように支持される（配置は図２３Ａ〜図２３Ｂおよび図２４に概略的に示されているが、詳細には説明しない）。駆動アセンブリ８２は、動力入力シャフト２５２、手動入力シャフト２５４、および保持シャフト２５５のそれぞれの露出端に隣接して配置されたシール２７０をさらに備える。
【００８２】
第１の軸Ａ１の周りの回転を第２の軸Ａ２の周りの回転に変換するために、ギアトレイン８４は、概して２７２で示す少なくとも１つのベベルギアセットを備え、ベベルギアセット２７２は、回転機器８０とコネクタ８６との間で回転連係するように介在する。ベベルギアセット２７２は、入力歯車２７４および出力歯車２７６を備える。入力歯車２７４は、概して２７８で示すキーおよびキー溝の配置を介して、動力入力シャフト２５２と同時に回転する。入力歯車２７４は、以下により詳細に説明するように、出力歯車２７６（図２３Ａ参照）に噛合するように配置される。出力歯車２７６は、概して２８０で示すスプライン配置を介して、中間シャフト２５６と同時に回転する。ここで、中間シャフト２５６は外側スプライン２８２を備え、外側スプライン２８２は、以下により詳細に説明するように、出力歯車２７６の対応する内側スプライン２８４に係合する。
【００８３】
図示の実施形態では、駆動アセンブリ８２のギアトレイン８４は、概して２８６で示す少なくとも１つの減速ギアセットを備え、減速ギアセット２８６は、回転機器８０とコネクタ８６との間で回転連係するように介在し、したがって、回転機器８０のアクチュエータ１６６の回転が、コネクタ８６に取り付けられたツール４２の回転とは異なる（例えば、より速いまたはより遅い）速度で生じる。より具体的には、減速ギアセット２８６は、ベベルギアセット２７２とコネクタ８６との間で回転連係するように介在しており、中間シャフト２５６（回転機器８０または手動インターフェース９４を介して回転することができる）が、保持シャフト２５５（ツール４２と同時に第２の軸Ａ２の周りで回転する）より速い速度で回転するように配置される。エンドエフェクタ４０の第１の実施形態では、第１の軸Ａ１の周りのアクチュエータ１６６の回転が、第２の軸Ａ２の周りのツール４２の回転より速い速度で生じるのに対して、他の構成も企図され、本明細書では、「減速ギアセット」という用語は、別途具体的な記載がない限り、回転速度の減速（トルクの増大による）またはトルクの低減（回転速度の増大による）を指すことができる。
【００８４】
図２３Ａ〜図２４を次に参照すると、図示の実施形態では、減速ギアセット２８６は、駆動体２５０内に形成された固定のリング歯車２８８を有する複合遊星減速ギアセットを備えており（図２３Ａ〜図２３Ｂ参照）、リング歯車２８８は、第１の組の遊星歯車２９０Ａ、第２の組の遊星歯車２９０Ｂ、および第３の組の遊星歯車２９０Ｃに噛合係合するように配置され、第１の組の遊星歯車２９０Ａ、第２の組の遊星歯車２９０Ｂ、および第３の組の遊星歯車２９０Ｃはそれぞれ、第１の太陽歯車２９２Ａ、第２の太陽歯車２９２Ｂ、および第３の太陽歯車２９２Ｃに噛合係合するように配置される。第１の組のピン２９４Ａ、第２の組のピン２９４Ｂ、および第３の組のピン２９４Ｃが、第１の組のブッシング２９６Ａ、第２の組のブッシング２９６Ｂ、および第３の組のブッシング２９６Ｃと協働して、それぞれの組の遊星歯車２９０Ａ、２９０Ｂ、２９０Ｃの遊星歯車を回転するように回転可能に支持する。これらの組のピン２９４Ａ、２９４Ｂ、２９４Ｃは、それぞれ第１のキャリア２９８Ａ、第２のキャリア２９８Ｂ、および第３のキャリア２９８Ｃに固定される。第１のキャリア２９８Ａは、保持シャフト２５５によって画定され、または他の方法で保持シャフト２５５に動作可能に取り付けられ、第１の組の遊星歯車２９０Ａを保持しており、第１の組の遊星歯車２９０Ａはまた、第１の太陽歯車２９２Ａに噛合係合するように配置される。第１の太陽歯車２９２Ａは、同時に回転するように第２のキャリア２９８Ｂに結合され、第２のキャリア２９８Ｂは、第２の組の遊星歯車２９０Ｂを保持しており、第２の組の遊星歯車２９０Ｂはまた、第２の太陽歯車２９２Ｂに噛合係合するように配置される。第２の太陽歯車２９２Ｂは、同時に回転するように第３のキャリア２９８Ｃに結合され、第３のキャリア２９８Ｃは、第３の組の遊星歯車２９０Ｃを保持しており、第３の組の遊星歯車２９０Ｃはまた、第３の太陽歯車２９２Ｃに噛合係合するように配置される。第３の太陽歯車２９２Ｃは、同時に回転するように中間シャフト２５６に結合される。隣接する組の遊星歯車２９０Ａ、２９０Ｂ、２９０Ｃとの摩擦を低減させることを助けるために、キャリア２９８Ａ、２９８Ｂ、２９８Ｃのうちの１つまたは複数に隣接して、ワッシャ２６４を設けることができる。減速ギアセット２８６は、２つ以下もしくは４つ以上の遊星減速を有するもの、または遊星減速を有していないものなど、複数の異なる方法で配置または構成することもできることが、当業者には理解されよう。他の構成も企図される。
【００８５】
図２３Ａ〜図２４を引き続き参照すると、ツール４２のビットインターフェース１２８に解放可能に取り付けることを容易にするために、駆動アセンブリ８２のコネクタ８６は、概して、コネクタ体３００、フランジ部材３０２、コネクタ付勢要素３０４、１対の軸方向コネクタ要素３０６、および回転コネクタ要素３０８を備える。コネクタ体３００は、駆動体２５０に動作可能に取り付けられており（例えば、ねじ係合を介して）、第２の軸Ａ２の周りで保持シャフト２５５を回転可能に支持するベアリング２６２を収容する。保持シャフト２５５はコネクタ要素ポケット３１０を備え、コネクタ要素ポケット３１０はそれぞれ、ツール４２と保持シャフト２５５との間の相対的な軸方向の動きを抑制するために、ツール４２のビットインターフェース１２８の軸方向保持器１３０に係合するように、軸方向コネクタ要素３０６のうちの一方を収容する。
【００８６】
ツール４２を解放するために、フランジ部材３０２は、第２の軸Ａ２に沿って並進するように配置されており、外科医によって印加される力に応答して、コネクタ体３００に沿って摺動することができる。フランジ部材３０２は、軸方向コネクタ要素３０６に接触する軸方向傾斜面３１２を備える。コネクタ付勢要素３０４は、フランジ部材３０２を軸方向にコネクタ体３００から離れる方へ動かすように、コネクタ体３００とフランジ部材３０２との間に介在する。フランジ部材３０２は、保持シャフト２５５に結合されたシール２７０の段差面３１４を介して、コネクタ体からの係合解除が防止される。軸方向コネクタ要素３０６とフランジ部材３０２の軸方向傾斜面３１２との間の係合のため、コネクタ付勢要素３０４によって生じる付勢により、軸方向コネクタ要素３０６が第２の軸Ａ２の方へ径方向内方に動いて、ツール４２のビットインターフェース１２８の軸方向保持器１３０に係合し、駆動アセンブリ８２に対するツール４２の軸方向の保持を生じさせる。図示の実施形態では、コネクタ８６の回転コネクタ要素３０８は、保持シャフト２５５の遠位端に形成されており、ツール４２のビットインターフェース１２８の回転保持器１３２に当接するように成形され、それによりツール４２および保持シャフト２５５の同時回転が生じる。コネクタ８６の他の構成も企図される。
【００８７】
図２３Ａ〜図２４を引き続き参照すると、駆動アセンブリ８２は、概して３１６で示すクラッチ機構を備え、クラッチ機構３１６は、手動インターフェース９４とギアトレイン８４との間に介在する。クラッチ機構３１６は、第１のモード３１６Ａ（図２３Ａ参照）と第２のモード３１６Ｂ（図２３Ｂ参照）との間で動作可能である。第１のモード３１６Ａでは、回転機器８０のアクチュエータ１６６によって生成される回転トルクは、ギアトレイン８４によって伝達され、手動インターフェース９４を回転させることなく、ツール４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させる。第２のモード３１６Ｂで、手動インターフェース９４に印加される力が、ギアトレイン８４によってトルクとして伝達され、ツール４２を第２の軸Ｓ２の周りで回転させる。以下により詳細に説明するように、クラッチ機構３１６は、手動インターフェース９４に印加される力に応答して第１のモード３１６Ａから第２のモード３１６Ｂへ動き、クラッチ機構を第２のモード３１６Ｂから第１のモード３１６Ａへ動かすように配置されたクラッチ付勢要素３１８を備える。
【００８８】
図２３Ａ〜図２３Ｂに最もよく示すように、クラッチ付勢要素３１８は、中間シャフト２５６内に外側スプライン２８２に隣接して形成されたクラッチポケット３２０内に支持される。クラッチ付勢要素３１８はまた、ギアトレイン８４のベベルギアセット２７２の出力歯車２７６に係合するように配置される。出力歯車２７６が、内側スプライン２８４を用いて中間シャフト２５６の外側スプライン２８２に係合するが、中間シャフト２５６に軸方向に固定されないため、クラッチ付勢要素３１８は、出力歯車２７６を第２の軸Ａ２に沿って動かして入力歯車２７４に噛合係合させ、クラッチ機構３１６を第１のモード３１６Ａ（図２３Ａ参照）で動作させることを容易にする。
【００８９】
第２の軸Ａ２との位置合わせを容易にするために、中間シャフト２５６の近位端は、外側スプライン２８２に隣接してパイロットシャフト領域３２２を備えており、パイロットシャフト領域３２２は、手動インターフェース９４の手動入力シャフト２５４内に形成された相応の形状のパイロット孔３２４内に摺動可能に受け取られる（図２３Ａ〜図２３Ｂ参照）。手動入力シャフト２５４はまた、その遠位端にアイドル孔３２６を備えており、アイドル孔３２６とパイロット孔３２４との間には、リンクスプライン配置３２８が軸方向に配置される。手動入力シャフト２５４の外面は、ベアリング２６２によって回転可能に支持され、ベアリング２６２は、駆動体２５０に取り付けられたシート３３０内に収容される。手動入力シャフト２５４は、上部カバー３３２を通って延び、上部カバー３３２はまた、駆動体２５０に取り付けられており、したがって、以下により詳細に説明するように、ハンドルアセンブリ９６によって手動入力シャフト２５４の近位端に係合することができる。
【００９０】
クラッチ機構３１６が第１のモード３１６Ａ（図２３Ａ参照）にあるとき、手動入力シャフト２５４のアイドル孔３２６は、中間シャフト２５６の外側スプライン２８２に接触するが、それとともに回転しない。さらに、アイドル孔３２６およびリンクスプライン配置３２８がどのように位置決めされるかにより、クラッチ機構３１６が第１のモード３１６Ａにあるとき、中間シャフト２５６の回転は手動入力シャフト２５４へ伝達されず、ベベルギアセット２７２の歯車２７４、２７６は噛合したままであり、したがって、動力入力シャフト２５２の回転は、中間シャフト２５６に伝達される。しかし、手動インターフェース９４に軸方向の力が印加されたとき、手動入力シャフト２５４は、出力歯車２７６と同時に第２の軸Ａ２に沿ってコネクタ８６の方へ並進する。図２３Ｂに示すように、これにより出力歯車２７６は、入力歯車２７４との噛合係合から解除され、それによって軸Ａ１、Ａ２間の回転を中止し、手動入力シャフト２５４のリンクスプライン配置３２８を中間シャフト２５６の外側スプライン２８２にさらに係合させ、それによって手動入力シャフト２５４および中間シャフト２５６が同時に回転することを容易にする。
【００９１】
したがって、手動インターフェース９４に印加される軸方向の力により、クラッチ機構３１６が第１のモード３１６Ａ（図２３Ａ参照）から第２のモード３１６Ｂ（図２３Ｂ参照）へ動く。この構成は、回転機器８０と手動インターフェース９４との間の回転トルクの伝達を事実上防止する。言い換えれば、クラッチ機構３１６が第１のモード３１６Ａにあるとき、回転機器８０を駆動しても手動インターフェース９４は回転せず、手動インターフェース９４を回転させるように力を印加すると、回転機器８０が後方へ駆動されない。エンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関連して示した本明細書に記載のもの以外に、クラッチ機構３１６の他の構成も企図される。
【００９２】
図２３Ａ〜図２３Ｂに示すように、駆動アセンブリ８２および手動インターフェース９４の上記の実施形態は、概して３３４で示すガイド孔を画定するように協働し、ガイド孔３３４は、第２の軸Ａ２に沿って手動インターフェース９４から駆動アセンブリ８２の様々な構成要素を通ってコネクタ８６へ延びる。ここで、カニューレが挿入される固定具５０および回転駆動ツール４８と同様に、ガイドワイヤＧＷ（例えば、「Ｋワイヤ」）が、ガイド孔３３４を通って延びることができる（詳細には図示しないが、関連技術では概略的に知られている）。
【００９３】
図１１Ｂ〜図１１Ｃを次に参照すると、上述したように、ハンドルアセンブリ９６は、手動インターフェース９４に取り付けられ、とりわけ、外科医によってハンドルアセンブリ９６に印加される力に応答して、ツール４２を第２の軸Ａ２の周りで手動で回転させ、手動入力シャフト２５４を第２の軸Ａ２に沿って並進させるために用いられる。この目的で、手動インターフェース９４は、第２の軸Ａ２の周りを回転するように配置されたヘッド３３６を備え、ハンドルアセンブリ９６は、概して、動力伝達具３３８およびハンドル本体３４０を備える。ヘッド３３６は、手動入力シャフト２５４の近位端に配置され、動力伝達具３３８は、外科医によってハンドル本体３４０に印加される力に応答して、第２の軸Ａ２の周りで同時に回転するように、ヘッド３３６を受け取るように成形される。図１１Ｂ〜図１１Ｃに概略的に示すように、ハンドルアセンブリ９６は、ラチェット機構３４２を備えることができ、ラチェット機構３４２は、ハンドル本体３４０と動力伝達具３３８との間に介在して、ハンドル本体３４０および動力伝達具３３８が第２の軸Ａ２の周りを第３の回転方向Ｒ３に同時に回転することを可能にし、動力伝達具３３８がハンドル本体３４０に対して第２の軸Ａ２の周りを第３の回転方向Ｒ３の反対の第４の回転方向Ｒ４に回転することを中止する。ラチェット機構３４２は、複数の異なるタイプおよび構成（例えば、ラチェットおよびつめの配置、１つまたは複数の弾性的に可撓性の部材など）とすることができることが理解されよう。さらに、図示の実施形態では、ハンドルアセンブリ９６は、手動インターフェース９４に解放可能に取付け可能であるが、ハンドルアセンブリ９６を手動インターフェース９４に恒久的に固定することもできる（例えば、折畳み可能または他の方法で接合可能なハンドル本体３４０による）ことが考えられる。
【００９４】
本開示はまた、手術用ロボット３２によって維持される軌道Ｔに沿って手術部位ＳＴにパイロット孔４６を形成する方法を対象とする。この方法は、回転機器８０、駆動アセンブリ８２、手動インターフェース９４、および操作具アセンブリ８８を支持するエンドエフェクタ４０を手術用ロボット３２に取り付けることを含む異なる工程を含む。この方法はまた、第２の軸Ａ２に沿って駆動アセンブリ８２に回転切断ツール４４を取り付けることと、第２の軸Ａ２を軌道Ｔと位置合わせして、回転切断ツール４４を手術部位に位置決めすることと、操作具アセンブリ８８に係合して、回転機器８０によって第１の軸Ａ１の周りに回転トルクを生成し、駆動アセンブリ８２によって回転機器８０からの第１の軸Ａ１の周りのトルクを変換して、回転切断ツール４４を第２の軸Ａ２の周りで回転させることとを含む。この方法は、手術部位ＳＴで軌道Ｔに沿って回転切断ツール４４を第１の深さＤ１まで前進させることと、第１の軸Ａ１の周りの回転を中止することとをさらに含む。この方法はまた、手動インターフェース９４へのアクセスを提示しまたは他の方法で促進するように操作具アセンブリ８８を位置決めすることと、手動インターフェース９４に力を印加して、回転切断ツール４４を第２の軸Ａ２の周りで回転させることと、手術部位ＳＴで軌道Ｔに沿って回転切断ツール４４を第１の深さＤ１より大きい第２の深さＤ２まで前進させることとを含む。
【００９５】
本開示はまた、手術用ロボット３２によって維持される軌道Ｔに沿って手術部位ＳＴに固定具５０を設置する方法を対象とする。この方法は、回転機器８０、駆動アセンブリ８２、手動インターフェース９４、および操作具アセンブリ８８を支持するエンドエフェクタ４０を手術用ロボット３２に取り付けることを含む異なる工程を含む。この方法はまた、第２の軸Ａ２に沿って駆動アセンブリ８２にツール４２を取り付けることと、固定具５０をツール４２に取り付けることと、第２の軸Ａ２を軌道と位置合わせして、固定具５０を手術部位ＳＴに隣接して位置決めすることとを含む。この方法は、操作具アセンブリ８８に係合して、回転機器８０によって第１の軸Ａ１の周りに回転トルクを生成し、駆動アセンブリ８２によって回転機器８０からの第１の軸Ａ１の周りのトルクを変換して、ツール４２および固定具５０を第２の軸Ａ２の周りで回転させることをさらに含む。この方法はまた、手術部位ＳＴで軌道に沿ってツール４２および固定具５０を第１の深さＤ１まで前進させることと、第１の軸Ａ１の周りの回転を中止することと、手動インターフェース９４へのアクセスを提示しまたは他の方法で促進するように操作具アセンブリ８８を位置決めすることとを含む。この方法は、手動インターフェース９４に力を印加して、ツール４２および固定具５０を第２の軸Ａ２の周りで回転させることと、手術部位ＳＴで軌道に沿って固定具５０を第１の深さＤ１より大きい第２の深さＤ２まで前進させることとをさらに含む。
【００９６】
本開示はまた、手術用ロボット３２によって維持されるそれぞれの第１の軌道Ｔ１および第２の軌道Ｔ２に沿って手術部位ＳＴに第１および第２の固定具５０を設置する方法を対象とする。この方法は、回転機器８０、駆動アセンブリ８２、手動インターフェース９４、および操作具アセンブリ８８を支持するエンドエフェクタ４０を手術用ロボット３２に取り付けることを含む異なる工程を含む。この方法はまた、第２の軸Ａ２に沿って駆動アセンブリ８２にツール４２を取り付けることと、第１の固定具５０をツール４２に取り付けることと、第２の軸Ａ２を第１の軌道と位置合わせして、第１の固定具５０を手術部位ＳＴに隣接して位置決めすることと、操作具アセンブリ８８に係合して、回転機器８０によって第１の軸Ａ１の周りに回転トルクを生成し、駆動アセンブリ８２によって回転機器８０からの第１の軸Ａ１の周りのトルクを変換して、ツール４２および第１の固定具５０を第２の軸Ａ２の周りで回転させることとを含む。この方法は、手術部位ＳＴで第１の軌道に沿ってツール４２および第１の固定具５０を第１の深さＤ１まで前進させることと、第１の軸Ａ１の周りの回転を中止することと、手動インターフェース９４へのアクセスを提示しまたは他の方法で促進するように操作具アセンブリ８８を位置決めすることとをさらに含む。この方法はまた、手動インターフェース９４に力を印加して、ツール４２および第１の固定具５０を第２の軸Ａ２の周りで回転させることと、手術部位ＳＴで第１の軌道に沿ってツール４２および第１の固定具５０を第１の深さＤ１より大きい第２の深さＤ２まで前進させることと、第１の固定具５０をツール４２から解放することとを含む。この方法は、第２の固定具５０をツール４２に取り付けることと、第２の軸Ａ２を第２の軌道と位置合わせして、第２の固定具５０を手術部位ＳＴに隣接して位置決めすることと、操作具アセンブリ８８に係合して、回転機器８０によって第１の軸Ａ１の周りに回転トルクを生成することとをさらに含む。この方法はまた、駆動アセンブリ８２によって回転機器８０からの第１の軸Ａ１の周りのトルクを変換して、ツール４２および第２の固定具５０を第２の軸Ａ２の周りで回転させることと、手術部位ＳＴで第２の軌道に沿ってツール４２および第２の固定具５０を第３の深さＤ３まで前進させることと、第１の軸Ａ１の周りの回転を中止することと、手動インターフェース９４へのアクセスを提示しまたは他の方法で促進するように操作具アセンブリ８８を位置決めすることとを含む。この方法は、手動インターフェース９４に力を印加して、ツール４２および第２の固定具５０を第２の軸Ａ２の周りで回転させることと、手術部位ＳＴで第２の軌道に沿ってツール４２および第２の固定具５０を第３の深さＤ３より大きい第４の深さＤ４まで前進させることとをさらに含む。
【００９７】
上述したように、手術用システム３０のエンドエフェクタの第２の実施形態が、図２５Ａ〜図２８に示されている。以下の説明では、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の構造および構成要素と同じまたは他の方法で対応している第２の実施形態の構造および構成要素は、同じ参照番号を２０００増大させた番号を有する。エンドエフェクタ２０４０の第２の実施形態の構成要素および特徴の多くは、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態のものに実質的に類似しているため、明瞭性、一貫性、および簡潔性の目的で、エンドエフェクタ２０４０の第２の実施形態とエンドエフェクタ４０の第１の実施形態との特定の具体的な違いについてのみを以下に説明し、これらの実施形態間で共通の構成要素および特徴のいくつかのみを本明細書に論じ、図面に示す。したがって、それだけに限定されるものではないが、以下に別途指示がない限り、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の説明を、エンドエフェクタ２０４０の第２の実施形態に対して参照により組み込むことができる。
【００９８】
図２５Ａ〜図２８を次に参照すると、取付具２０７８、回転機器２０８０およびそのアクチュエータ２１６６（概略的に示す）、ならびに駆動アセンブリ２０８２を備えるエンドエフェクタ２０４０の第２の実施形態が、概略的に示されている。上述した第１の実施形態と比較すると、エンドエフェクタ２０４０の第２の実施形態は、概して、異なる構成の回転機器２０８０、駆動アセンブリ２０８２、および操作具アセンブリ２０８８を用いており、これらについてそれぞれ、以下により詳細に説明する。
【００９９】
図２５Ａ〜図２６に最もよく示すように、第２の実施形態では、回転機器２０８０および駆動アセンブリ２０８２は、第２の軸Ａ２が第１の軸Ａ１に対して固定されるように構成される。言い換えれば、この実施形態では、駆動アセンブリ２０８２の駆動体２２５０は、回転機器２０８０に対して動くように配置されていない。ここで、結合器２２３０は、概して２３４４で示す駆動サブアセンブリを第２の軸Ａ２に沿って解放可能に固定するように、駆動アセンブリ２０８２に動作可能に取り付けられる。図２８に最もよく示すように、駆動サブアセンブリ２３４４は減速ギアセット２２８６を備え、減速ギアセット２２８６は同様に、遊星構成を有しており、コネクタ２０８６と、第３の太陽歯車２２９２Ｃに結合された駆動サブアセンブリ結合具２３４６との間に介在する。駆動サブアセンブリ２３４４が結合器２２３０に動作可能に取り付けられたとき、駆動サブアセンブリ結合具２３４６は、駆動アセンブリ２０８２の中間シャフト２２５６に結合された中間出力結合具２３４８に係合し、この実施形態では、中間シャフト２２５６はまた、手動入力シャフト２２５４として働く。エンドエフェクタ２０４０の第２の実施形態の図面には示されていないが、駆動サブアセンブリ２３４４のコネクタ２０８６は、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関連して上述したコネクタ８６と同じ方法で異なるタイプのツールを解放可能に固定することもできることが理解されよう。
【０１００】
ここ第２の実施形態では、駆動アセンブリ２０８２の中間シャフト２２５６は、手動インターフェース２０９４のヘッド２３３６を画定し、ギアトレイン２０８４のベベルギアセット２２７２の出力歯車２２７６に結合される。手動インターフェース２０９４のヘッド２３３６は同様に、使用者から印加された力を受け取り、ツール（図２５Ａ〜図２８には図示せず）を第２の軸Ａ２の周りで回転させるために使用される回転トルクに変換するように配置される。以下により詳細に説明するように、エンドエフェクタ２０４０の第２の実施形態の操作具アセンブリ２０８８は、操作具アセンブリ位置Ｐ１、Ｐ２のいずれかで手動インターフェース２０９４へのアクセスを制限するように構成されない。逆に、この実施形態では、エンドエフェクタ２０４０は、概して２３５０で示す保護カバーをさらに備え、保護カバー２３５０は、駆動アセンブリ２０８２に動作可能に取り付けられ、第１の保護位置Ｕ１（図２５Ａ参照）と第２の保護位置Ｕ２（図２５Ｂ参照）との間を第２の軸Ａ２に対して動くように配置される。
【０１０１】
第１の保護位置Ｕ１で、第２の軸Ａ２は、保護カバー２３５０の少なくとも一部分と交差して、手動インターフェース２０９４へのアクセスを制限する（図２５Ａ参照）。第２の保護位置Ｕ２で、保護カバー２３５０は、第２の軸Ａ２から隔置されて、手動インターフェース２０９４へのアクセスを促進する（図２５Ｂ参照）。この目的で、図２５Ａ〜図２５Ｂおよび図２８に最もよく示すように、保護カバー２３５０は、保護ポケット２３５４を画定する保護体２３５２を備え、保護ポケット２３５４は、第１の保護位置Ｕ１で、手動インターフェース２０９４の少なくとも一部分を収容し、または他の方法で手動インターフェース２０９４の少なくとも一部分へのアクセス抑制するように成形される。保護体２３５２は保護ヒンジ２３５６を備え、保護ヒンジ２３５６は、第１の保護位置Ｕ１（図２５Ａ参照）と第２の保護位置Ｕ２（図２５Ｂ参照）との間で保護軸ＵＡの周りを旋回するように、駆動アセンブリ２０８２に動作可能に取り付けられる。図示の実施形態では、保護軸ＵＡは、第１の軸Ａ１および第２の軸Ａ２の両方に実質的に直交して配置される。
【０１０２】
保護カバー２３５０を利用することで、エンドエフェクタ２０４０は、操作具アセンブリ２０８８の動きに必ずしも依拠することなく、手動インターフェース２０９４へのアクセスを制限または他の方法で抑制することが可能になることが理解されよう。したがって、第２の実施形態では、操作具アセンブリ２０８８は、それにもかかわらず、第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１（図２５Ａ参照）と第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２（図２５Ｂ参照）との間を保持器２１３６とともに動くように配置されているが、操作具アセンブリ２０８８のどの部分も、操作具アセンブリ位置Ｐ１、Ｐ２のいずれかで、手動インターフェース２０９４へのアクセスを制限または他の方法で抑制しない。
【０１０３】
操作具アセンブリ２０８８のグリップ２０９０は、略円筒形の形状を有し、第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１（図２５Ａ参照）にあるときは、手が概して中立で係合するように、第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２（図２５Ｂ参照）にあるときは、手が概して回内または回外して係合するように構成される。ここでもこの実施形態では、操作具アセンブリ２０８８は、保持器２１３６と同時に動くように配置され、したがって、操作具アセンブリ２０８８が第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１（図２５Ａ参照）に配置されているか、それとも第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２（図２５Ｂ参照）に配置されているかにかかわらず、入力操作具２０９２を第１の入力位置Ｉ１（図２７Ａ参照）と第２の入力位置Ｉ２（図２７Ｂ参照）との間で動かすことができる。
【０１０４】
図２６〜図２７Ｂを次に参照すると、この実施形態では、操作具アセンブリ２０８８は同様に、入力操作具２０９２の動きにより、ピストン２１８２の対応する動きが生じるように構成され（図２７Ａ〜図２８Ｂ参照）、ピストン２１８２は、保持器２１３６のフォークガイド２１８８に係合してフォークガイド２１８８を動かす（図２６参照）。図２７Ａ〜図２７Ｂに示すように、この実施形態では、リンク機構２１７８は摺動部材２３５８を備え、摺動部材２３５８は、第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間を入力操作具２０９２と同時に動くようにグリップ２０９０内に支持される。ここで、摺動部材２３５８は、２つの摺動斜面２３６０を画定し、摺動斜面２３６０は、ピストン２１８２および入力操作具２０９２の延長部材２１９４上に支持されたそれぞれのベアリング２２６２に係合して、入力操作具２０９２からの運動をピストン２１８２へ伝達する（図２７Ａ〜図２７Ｂを比較されたい）。図示しないが、リンク機構２１７８は、追加の構成要素（例えば、付勢要素、ブッシング、ファスナ、シールなど）を備えることもできることが理解されよう。他の構成も企図される。
【０１０５】
上述したように、手術用システム３０のエンドエフェクタの第３の実施形態が、図２９Ａ〜図３１Ｂに示されている。以下の説明では、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の構造および構成要素と同じまたは他の方法で対応している第３の実施形態の構造および構成要素は、同じ参照番号を３０００増大させた番号を有する。エンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態の構成要素および特徴の多くは、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態のものに実質的に類似しているため、明瞭性、一貫性、および簡潔性の目的で、エンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態とエンドエフェクタ４０の第１の実施形態との特定の具体的な違いについてのみを以下に説明し、これらの実施形態間で共通の構成要素および特徴のいくつかのみを本明細書に論じ、図面に示す。したがって、それだけに限定されるものではないが、以下に別途指示がない限り、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の説明を、エンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態に対して参照により組み込むことができる。
【０１０６】
図２９Ａ〜図３１Ｂを次に参照すると、取付具３０７８、回転機器３０８０およびそのアクチュエータ３１６６（概略的に示す）、ならびに駆動アセンブリ３０８２を備えるエンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態が、概略的に示されている。上述した第１の実施形態と比較すると、エンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態は、概して、異なる構成の操作具アセンブリ３０８８および駆動アセンブリ３０８２を用いており、異なるタイプのビットインターフェース３１２８によってツール３０４２を固定するように構成され、これらについてそれぞれ、以下により詳細に説明する。
【０１０７】
図２９Ａ〜図３０に最もよく示すように、第３の実施形態では、駆動アセンブリ３０８２は同様に、結合器３２３０を介して回転機器３０８０に解放可能に取り付けられるように構成され、したがって、駆動アセンブリ３０８２を第１の軸Ａ１の周りに異なる方法で位置決めすることによって、第１の軸Ａ１に対して第２の軸Ａ２を動かすことができる。第３の実施形態では、操作具アセンブリ３０８８は、上述した操作具アセンブリ２０８８の第２の実施形態に構造上類似しているグリップ３０９０および入力操作具３０９２を用いる。しかし、第３の実施形態では、操作具アセンブリ３０８８のフレーム３１３４は、概して、複数の操作具アセンブリ位置（第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１を図２９Ａ〜図２９Ｂに示す）間を同時に動くように保持器３１３６に結合された第１のフレーム本体３３６２と、第１のグリップ位置Ｇ１（図２９Ａ参照）および第２のグリップ位置Ｇ２（図２９Ｂ参照）を含む複数のグリップ位置間を第１のフレーム本体３３６２に対して動くようにグリップ３０９０および入力操作具３０９２を支持する第２のフレーム本体３３６４とを備える。
【０１０８】
図２９Ａに示す第１のグリップ位置Ｇ１にあるとき、第２のフレーム本体３３６４の少なくとも一部分は、手動インターフェース３０９４へのアクセスを制限し、入力操作具３０９２は、以下により詳細に説明するように、使用者によって係合されると、回転機器３０８０を駆動して、コネクタ３０８６に固定されているツール３０４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させるように配置される。しかし、図２９Ｂに示す第２のグリップ位置Ｇ２にあるとき、第２のフレーム本体３３６４は、使用者から印加された力を受け取ってツール３０４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させることを容易にするように、手動インターフェース３０９４に対して隔置関係で配置される。第３の実施形態に関連して示さないが、第２のフレーム本体３３６４はまた、複数のグリップ位置（例えば、第１のグリップ位置Ｇ１および第２のグリップ位置Ｇ２）間の動きに依存することなく、複数の操作具アセンブリ位置（第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１を図２９Ａ〜図２９Ｂに示す）間を第１のフレーム本体３３６２と同時に動くように配置される。
【０１０９】
エンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態では、第２のフレーム本体３３６４は、第１のグリップ位置Ｇ１と第２のグリップ位置Ｇ２との間を並進するように配置され、この動きは、第１の軸Ａ１に実質的に平行である。この目的で、第２のフレーム本体３３６４は、第１のフレーム本体３３６２内に画定されたトラック３３６８に沿って摺動するように支持されたライダ３３６６を備える。この構成は例示であり、第１のフレーム本体３３６２および第２のフレーム本体３３６４は、第２のフレーム本体３３６４が、手動インターフェース３０９４へのアクセスを選択的に抑制および／または促進するように、第１のフレーム本体３３６２に対して動くことを可能にするのに十分な複数の異なる方法で、構成することもできることが理解されよう。説明的な例として、第１のグリップ位置Ｇ１と第２のグリップ位置Ｇ２との間の動きは、他のタイプの並進運動（例えば、湾曲した経路に沿った摺動または第１の軸Ａ１に平行でない方向の摺動）、回転運動、または他のタイプの動きによって画定することができる。他の構成も企図される。
【０１１０】
図３０〜図３１Ｂを次に参照すると、上述したように、エンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態は、コネクタ３０８６を介して異なるタイプのビットインターフェース３１２８によってツール３０４２を固定するように構成される。図３０は、固定具３０５０（例えば、多軸スクリュー）を支持する回転切断ツール３０４４（例えば、ドリルビット）および回転駆動ツール３０４８（例えば、多軸スクリュードライバ）として実現される２つの代表的なツール３０４２を示す。回転駆動ツール３０４８のビットインターフェース３１２８は、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態とともに使用されるビットインターフェース１２８と同じ方法で構成されるが、図示の回転切断ツール３０４４のビットインターフェース３１２８は、軸方向保持器３１３０および回転保持器３１３２から離れる方へ延びる延長部分３３７０を含む。以下により詳細に説明するように、第３の実施形態では、回転切断ツール３０４４のビットインターフェース３１２８の延長部分３３７０は、駆動アセンブリ３０８２の概して３３７２で示す伝動装置と協働して、駆動アセンブリ３０８２のギアトレイン３０８４を異なる駆動比で動作させることを容易にする。
【０１１１】
図３１Ａ〜図３１Ｂに最もよく示すように、エンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態の駆動アセンブリ３０８２の場合、動力入力シャフト３２５２は、駆動体３２５０に（例えば、ファスナを介して）動作可能に取り付けられた入力体３３７４内に位置するベアリング３２６２によって支持される。ここでも、ベベルギアセット３２７２の入力歯車３２７４は、動力入力シャフト３２５２に結合され、第１の軸Ａ１の周りを回転するように配置される。しかし、この実施形態では、ベベルギアセット３２７２の出力歯車３２７６は、アイドラシャフト３３７６に結合される。ここで、アイドラシャフト３３７６は、上部カバー３３３２および中間体３３７８内に位置するベアリング３２６２によって支持され、中間体３３７８は、上部カバー３３３２と駆動体３２５０との間に配置される。アイドラシャフト３３７６は、第２の軸Ａ２に実質的に平行に第２の軸Ａ２から隔置されて配置されたアイドラ軸ＩＡの周りを回転する。この実施形態では手動入力シャフト３２５４としても働く駆動アセンブリ３０８２の中間シャフト３２５６は同様に、上部カバー３３３２および中間体３３７８内に位置するベアリング３２６２によって支持され、第２の軸Ａ２の周りを回転し、減速ギアセット３２８６の第３の太陽歯車３２９２Ｃに結合される。それぞれ中間シャフト２２５６およびアイドラシャフト３３７６上に、概して３３８０で示すプーリが支持されており、プーリ３３８０は、中間シャフト３２５６およびアイドラシャフト３３７６が同時に回転するように、エンドレスベルト３３８２を介して相互接続される。図示の実施形態では、プーリ３３８０は互いに同じ構成を有するが、いくつかの実施形態では、中間シャフト３２５６とアイドラシャフト３３７６との間に回転速度またはトルクの増大を提供することなどのために、異なるサイズのプーリを利用することもできることが理解されよう。さらに、本明細書には図示しないが、いくつかの実施形態では、駆動アセンブリ３０８２はテンショナを用いて、エンドレスベルト３３８２のたるみを除去することもできることが理解されよう。さらに、他の実施形態では、図示のエンドレスベルト３３８２およびプーリ３３８０の配置の代わりに、チェーンおよびスプロケットの配置を使用することもできることが企図される。他の構成も企図される。
【０１１２】
エンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態の駆動アセンブリ３０８２は同様に、減速ギアセット３２８６に対して遊星構成を用いるが、伝動装置３３７２の動作を生じさせるために、様々な構成要素が異なる形で配置される。この目的で、リング歯車３２８８に噛合係合するように配置されるのではなく、第１の組の遊星歯車３２９０Ａ、第２の組の遊星歯車３２９０Ｂ、および第３の組の遊星歯車３２９０Ｃはそれぞれ、伝動装置３３７２の変換カラー３３８６の内歯３３８４に噛合係合するように配置される。以下により詳細に説明するように、変換カラー３３８６の内歯３３８４はまた、中間シャフト３２５６のシャフト歯３３８８にスプライン係合で選択的に係合するように配置され、変換カラー３３８６は、リング歯車３２８８にスプライン係合で選択的に係合するように配置された外歯３３９０をさらに備える。さらに、この実施形態では、リング歯車３２８８は、駆動体３２５０内で１対のブッシング３１９６間に支持された個別の構成要素として形成される。
【０１１３】
図３１Ａ〜図３１Ｂを引き続き参照すると、駆動アセンブリ３０８２の伝動装置３３７２は、概して、回転機器３０８０（図２９Ａ〜図３０参照）とコネクタ３０８６との間で回転連係するように介在するように構成され、第１のギアセットＧＳ１、第２のギアセットＧＳ２、および変換カラー３３８６を備える。ここで、変換カラー３３８６は、第１のカラー位置ＣＰ１（図３１Ａ参照）と第２のカラー位置ＣＰ２（図３１Ｂ参照）との間を第２の軸Ａ２に沿って動くように配置される。
【０１１４】
第１のカラー位置ＣＰ１で、変換カラー３３８６は、第１のギアセットＧＳ１に係合して、第１の駆動比ＤＲ１で回転機器３０８０とコネクタ３０８６との間で回転を変換する。この実施形態では、第１のギアセットＧＳ１は、リング歯車３２８８と変換カラー３３８６の外歯３３９０との間にスプライン係合によって画定され、したがって、変換カラー３３８６は、駆動体３２５０に事実上「固定」される（図３１Ａ参照）。したがって、第１のカラー位置ＣＰ１で、回転機器３０８０を介して生成されるトルクまたは手動インターフェース３０９４のヘッド３３３６に印加される力から引き起こされる中間シャフト３２５６の回転が、遊星減速ギアセット３２８６によってコネクタ３０８６の保持シャフト３２５５へ伝達される。
【０１１５】
第２のカラー位置ＣＰ２で、変換カラー３３８６は、第２のギアセットＧＳ２に係合して、第１の駆動比ＤＲ１とは異なる第２の駆動比ＤＲ２で回転機器３０８０とコネクタ３０８６との間で回転を変換する。この実施形態では、第２のギアセットＧＳ２は、変換カラー３３８６の内歯３３８４と中間シャフト３２５６のシャフト歯３３８８との間にスプライン係合によって画定され、したがって、変換カラー３３８６は、駆動体３２５０内で第２の軸Ａ２の周りを中間シャフト３２５６と同時に回転する（図３１Ｂ参照）。したがって、第２のカラー位置ＣＰ２で、回転機器３０８０を介して生成されるトルクまたは手動インターフェース３０９４のヘッド３３３６に印加される力から引き起こされる中間シャフト３２５６の回転が、遊星減速ギアセット３２８６を事実上迂回し、変換カラー３３８６によってコネクタ３０８６の保持シャフト３２５５へ直接伝達される。言い換えれば、第２のカラー位置ＣＰ２で、中間シャフト３２５６は、コネクタ３０８６（したがって、固定のツール３０４２）と同じ速度で回転する。
【０１１６】
図示の実施形態では、伝動装置３３７２は、概して３３９２で示す伝動リンク機構を備え、伝動リンク機構３３９２は、第１のカラー位置ＣＰ１と第２のカラー位置ＣＰ２との間を同時に動くように、変換カラー３３８６に動作可能に取り付けられる。ここでこの実施形態では、伝動リンク機構３３９２は、コネクタ３０８６の保持シャフト３２５５に動作可能に取り付けられたブレース３３９６によって、動くように支持された切換器３３９４を備える。この実施形態では、切換器３３９４は、ブレース３３９６に沿って摺動するように成形および配置され、ブレース３３９６は、それぞれ減速ギアセット３２８６の第１の組のピン３２９４Ａのピンを支持する。
【０１１７】
図３１Ｂに最もよく示すように、切換器３３９４はまた、回転切断ツール３０４４が駆動アセンブリ３０８２のコネクタ３０８６に固定されたとき、回転切断ツール３０４４のビットインターフェース３１２８の延長部分３３７０に係合して、変換カラー３３８６を第２のカラー位置ＣＰ２へ動かすように配置される。逆に、図３１Ａに示すように、切換器３３９４は、図３１Ｂに示す回転切断ツール３０４４のビットインターフェース３１２８の延長部分３３７０とは異なり、回転駆動ツール３０４８のビットインターフェース３１２８のどの部分も切換器３３９４に係合しないため、回転駆動ツール３０４８が駆動アセンブリ３０８２のコネクタ３０８６に固定されたとき、変換カラー３３８６を第１のカラー位置ＣＰ１へ動かすように配置される。図示の実施形態では、伝動装置３３７２はまた、変換カラー３３８６を第１のカラー位置ＣＰ１（図３１Ａ参照）の方へ動かすように配置されたリンク機構付勢要素３３９８（例えば、圧縮ばね、１つまたは複数のばねワッシャなど）を備える。
【０１１８】
伝動装置３３７２によって得られる機能により、駆動アセンブリ３０８２は、延長部分３３７０の有無に応じてツール３０４２を第１の駆動比ＤＲ１または第２の駆動比ＤＲ２で駆動することが可能になることが理解されよう。したがって、ツール３０４２は、とりわけ使用中の所期の回転速度範囲に基づいて延長部分３３７０の有無にかかわらず設計することができる。さらに、この構成により、有利には、伝動装置３３７２は、ツール３０４２をコネクタ３０８６に固定すること以外に追加の使用者との対話（例えば、ギアセットを「手動」でシフトまたは他の方法で選択するため）を必要とすることなく、固定のツール３０４２の構成に基づいて、ギアセットＧＳ１、ＧＳ２間を「自動的」に「シフト」することが可能になる。
【０１１９】
伝動装置３３７２は、異なるツール３０４２を異なる駆動比ＤＲ１、ＤＲ２で駆動することを容易にするために、ギアセットＧＳ１、ＧＳ２間の「自動」シフトをもたらすが、他の実施形態に関連して以下により詳細に説明するように、駆動アセンブリ３０８２は、伝動装置３３７２を必ずしも利用することなく、異なる駆動比ＤＲ１、ＤＲ２で駆動することを容易にするように構成することもできることが理解されよう。さらに、上述した伝動装置３３７２は、切換器３３９４とツール３０４２の延長部分３３７０との間の係合を介して変換カラー３３８６の動きを容易にするように構成されるが、切換器３３９４は、図３０および図３１Ｂに示す延長部分３３７０以外に、ツール３０４２の異なる部分に係合するように構成することもできることが理解されよう。他の構成も企図される。
【０１２０】
上述したように、手術用システム３０のエンドエフェクタの第４の実施形態が、図３２〜図３４Ｃに示されている。以下の説明では、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の構造および構成要素と同じまたは他の方法で対応している第４の実施形態の構造および構成要素は、同じ参照番号を４０００増大させた番号を有する。エンドエフェクタ４０４０の第４の実施形態の構成要素および特徴の多くは、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態のものに実質的に類似しているため、明瞭性、一貫性、および簡潔性の目的で、エンドエフェクタ４０４０の第４の実施形態とエンドエフェクタ４０の第１の実施形態との特定の具体的な違いについてのみを以下に説明し、これらの実施形態間で共通の構成要素および特徴のいくつかのみを本明細書に論じ、図面に示す。
【０１２１】
したがって、それだけに限定されるものではないが、以下に別途指示がない限り、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の説明を、エンドエフェクタ４０４０の第４の実施形態に対して参照により組み込むことができる。同様に、前述の実施形態の対応する構成要素および特徴に類似しているエンドエフェクタ４０４０の第４の実施形態の特定の構成要素および特徴は、すべての介在する実施形態に対して、同じ参照番号を１０００にさらに１０００を足した値だけ増大させた番号を有するものとして図面に参照し、または他の方法で示すことができる（例えば、第４の実施形態の場合、第３の実施形態に関連して説明した構成要素は、１０００増大するはずであり、第２の実施形態に関連して説明した構成要素は、２０００増大するはずである）。
【０１２２】
図３２〜図３４Ｃを次に参照すると、取付具４０７８、回転機器４０８０およびそのアクチュエータ４１６６（概略的に示す）、ならびに駆動アセンブリ４０８２を備えるエンドエフェクタ４０４０の第４の実施形態が、概略的に示されている。上述した第１の実施形態と比較すると、エンドエフェクタ４０４０の第４の実施形態は、概して、異なる構成の操作具アセンブリ４０８８および駆動アセンブリ４０８２を用いており、異なる構成のハンドルアセンブリ４０９６と相互作用し、異なるタイプのビットインターフェース４１２８によってツール４０４２を固定するように構成され、これらについてそれぞれ、以下により詳細に説明する。
【０１２３】
図３２〜図３３に最もよく示すように、第４の実施形態では、駆動アセンブリ４０８２は同様に、結合器４２３０を介して回転機器４０８０に解放可能に取り付けられるように構成され、したがって、駆動アセンブリ４０８２を第１の軸Ａ１の周りに異なる方法で位置決めすることによって、第１の軸Ａ１に対して第２の軸Ａ２を動かすことができる。第３の実施形態では、操作具アセンブリ４０８８は、輪郭形状を有するグリップ４０９０と、上述した操作具アセンブリ２０８８の第２の実施形態に構造上類似している入力操作具４０９２とを用いる。以下の後述する説明から理解されるように、第４の実施形態では、図３２〜図３３に示す操作具アセンブリ４０８８は例示であり、駆動アセンブリ４０８２は、手動インターフェース４０９４へのアクセスを制限および／または促進するように可動になるように構成することができる複数の異なるタイプの操作具アセンブリ４０８８とともに利用することができる（第４の実施形態ではこの動きは図示せず）。
【０１２４】
図３２〜図３３を引き続き参照すると、第４の実施形態では、ハンドルアセンブリ４０９６は、第１の実施形態に関連して説明したハンドルアセンブリ９６とは異なる構成を有する。具体的に、ハンドルアセンブリ４０９６は、より対称形の形状を有し、概して手動インターフェース４０９４のヘッド４３３６に回転可能かつ軸方向に選択的にロックするように構成される（ロックは図示せず）。この実施形態では、駆動アセンブリ４０８２は、回転機器４０８０と、コネクタ４０８６と、手動インターフェース４０９４との間に介在する差動アセンブリ４４００をさらに備える。以下により詳細に説明するように、差動アセンブリ４４００は、触覚トルクモード４４００Ｈ（図３４Ａ参照、詳細には図示せず）で動作可能であり、使用者はハンドルアセンブリ４０９６に係合することができ、ハンドルアセンブリ４０９６は、使用者に触覚トルクフィードバックを提供するように回転機器４０８０を介してツール４０４２を駆動することができる。利用されていないとき（例えば、エンドエフェクタ４０４０の位置が変えられているとき）、ハンドルアセンブリ４０９６は、駆動アセンブリ４０８２の駆動体４２５０上に形成されたドック４４０２内に格納することができる（図３２参照）。
【０１２５】
触覚トルクモード４４００Ｈで使用者が手動インターフェース４０９４のハンドルアセンブリ４０９６を介して触覚トルクフィードバックを感知することを可能にすることに加えて、差動アセンブリ４４００はまた、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関連して上述したクラッチ機構３１６に類似している機能をもたらす。具体的に、差動アセンブリ４４００はまた、第１の中止モード４４００Ａ（図３４Ｂ参照、詳細には図示せず）と、第２の中止モード４４００Ｂ（図３４Ｃ参照、詳細には図示せず）との間で動作可能である。第１の中止モード４４００Ａで、回転機器４０８０によって生成される回転トルクは、差動アセンブリ４４００によってコネクタ４０８６へ伝達され、ツール４０４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させるが、回転トルクを手動インターフェース４０９４のヘッド４３３６には伝達しない。第２の中止モード４４００Ｂで、手動インターフェース４０９４のヘッド４３３６に力が印加されたときに生成される回転トルクは、差動アセンブリ４４００によってコネクタ４０８６へ伝達され、ツール４０４２を回転させるが、回転トルクを回転機器４０８０には伝達しない。
【０１２６】
第１の中止モード４４００Ａにおける差動アセンブリ４４００の動作は、第１のピン４４０４を介して手動入力シャフト４２５４を駆動アセンブリ４０８２の上部カバー４３３２に選択的にロックすることによって実現される（図３４Ｂ参照、詳細には図示せず）。同様に、第２の中止モード４４００Ｂにおける差動アセンブリ４４００の動作は、第２のピン４４０６を介して差動アセンブリ４４００を駆動アセンブリ４０８２の上部カバー４３３２に選択的にロックすることによって実現される（図３４Ｃ参照、詳細には図示せず）。さらに、触覚トルクモード４４００Ｈにおける差動アセンブリ４４００の動作は、回転機器４０８０がツール４０４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させるように駆動されるとき、ヘッド４３３６の第２の軸Ａ２の周りの回転を防止するために、駆動アセンブリ４０８２の上部カバー４３３２から第１のピン４４０４および第２のピン４４０６を選択的に取り外し（図３４Ａ参照、詳細には図示せず）、ハンドルアセンブリ４０９６を手動インターフェース４０９４のヘッド４３３６に接続することによって実現される。
【０１２７】
図３４Ａ〜図３４Ｃを次に参照すると、駆動アセンブリ４０８２の差動アセンブリ４４００は、概して、手動インターフェース４０９４と回転連係するように配置されたインターフェース側歯車４４０８と、コネクタ４０８６と回転連係するように配置されたコネクタ側歯車４４１０と、回転機器４０８０と回転連係するように配置された差動ケース４４１２と、同時に動くように差動ケース４４１２に動作可能に取り付けられたピニオンシャフト４４１４と、それぞれピニオンシャフト４４１４によって支持され、インターフェース側歯車４４０８およびコネクタ側歯車４４１０に噛合係合するように配置された１対のピニオン歯車４４１６とを備える。駆動アセンブリ４０８２に動作可能に取り付けられた差動ハウジング４４１８は、差動アセンブリ４４００の差動ケース４４１２の少なくとも一部分を収容するように成形された差動チャンバ４４２０を画定する。上記で紹介した差動アセンブリ４４００の構成要素についてそれぞれ、以下により詳細に説明する。
【０１２８】
ここでも、エンドエフェクタ４０４０の第４の実施形態では、駆動アセンブリ４０８２のギアトレイン４０８４は同様に、遊星減速ギアセット４２８６およびベベルギアセット４２７２を用いる。しかし、この実施形態では、減速ギアセット４２８６は、回転機器４０８０（図３２〜図３３参照）とベベルギアセット４２７２との間で回転連係するように介在する。より具体的には、遊星減速ギアセット４２８６の構成要素は、入力体４３７４内に支持され、概して第１の軸Ａ１の周りで動力入力シャフト４２５２とキャリアシャフト４４２２との間に配置される。ここで、ベベルギアセット４２７２の入力歯車４２７４は、第１の軸Ａ１の周りで同時に回転するようにキャリアシャフト４４２２に結合され、ベベルギアセット４２７２の出力歯車４２７６は、第２の軸Ａ２の周りで同時に回転するように差動ケース４４１２に結合される。
【０１２９】
差動ケース４４１２は、駆動体４２５０、差動ハウジング４４１８、および上部カバー４３３２内に配置されたベアリング４２６２によって回転可能に支持され、リブ（詳細には図示せず）によって支持された環状ハブ４４２４を有し、環状ハブ４４２４は、第２の中止モード４４００Ｂにおける動作を容易にするように上部カバー４３３２内に形成された径方向カバー開口４４２８と位置合わせされたとき、第２のピン４４０６を受け取るように成形された複数のハブ開口４４２６を備える。手動入力シャフト４２５４は同様に、上部カバー４３３２および差動ケース４４１２内に配置されたベアリング４２６２によって支持され、インターフェース側歯車４４０８に結合されており、第１の中止モード４４００Ａにおける動作を容易にするように上部カバー４３３２内に形成された横断方向カバー開口４４３２と位置合わせされたとき、第１のピン４４０４を受け取るように成形されたインターフェース開口４４３０を備える。ピニオンシャフト４４１４は、差動ケース４４１２によって保持され、ピニオン歯車４４１６を回転可能に支持し、ピニオン歯車４４１６は、上述したように、インターフェース側歯車４４０８およびコネクタ側歯車４４１０に噛合係合するように配置される。ここで、コネクタ側歯車４４１０は、中間シャフト４２５６に結合され、この実施形態では、中間シャフト４２５６は、差動ケース４４１２内に配置されたベアリング４２６２によって回転可能に支持される。
【０１３０】
差動アセンブリ４４００の差動ハウジング４４１８は、差動軸ＤＡを画定し、図示の実施形態では、差動軸ＤＡは第２の軸Ａ２に一致している。ここで、第１の中止モード４４００Ａにあるとき、差動ハウジング４４１８に対する差動ケース４４１２の回転が可能である。逆に、第２の中止モード４４００Ｂにあるとき、差動ハウジング４４１８に対する差動ケース４４１２の回転は抑制される。さらに、第２の中止モード４４００Ｂにあるとき、インターフェース側歯車４４０８およびコネクタ側歯車４４１０の両方の差動軸ＤＡの周りの回転が可能である。しかし、第１の中止モード４４００Ａにあるとき、コネクタ側歯車４４１０の差動軸ＤＡの周りの回転が可能であるが、インターフェース側歯車４４０８の差動軸ＤＡの周りの回転は抑制される。さらに、ピニオンシャフト４４１４は、ピニオン軸ＰＡを画定し、ピニオン歯車４４１６は、第１の中止モード４４００Ａ、第２の中止モード４４００Ｂ、および触覚トルクモード４４００Ｈにおいて、ピニオン軸ＰＡの周りを回転することが可能である。図示の実施形態では、ピニオン軸ＰＡは、差動軸ＤＡに実質的に直交している。
【０１３１】
上述したように、触覚トルクモード４４００Ｈにおいて、ハンドルアセンブリ４０９６が手動インターフェース４０９４のヘッド４３３６に接続された状態で動作しているとき、使用者は、回転機器４０８０がツール４０４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させるように駆動されると、ヘッド４３３６の第２の軸Ａ２の周りの回転を防止するように、ハンドルアセンブリ４０９６を把持することができる。アクチュエータ４１６６によって駆動されたとき、手動入力シャフト４２５４および中間シャフト４２５６はそれぞれ、同じ量のトルクを受けるが、異なる速度で回転することができる。
【０１３２】
したがって、差動アセンブリ４４００は、回転機器４０８０とツール４０４２との間にギアトレイン４０８４の一部として介在するため、使用者がハンドルアセンブリ４０９６を把持することによって、手動入力シャフト４２５４が第２の軸Ａ２の周りを回転することを防止した場合、触覚（または「触覚」）トルクフィードバックが使用者の手へ伝達される。ハンドルアセンブリ４０９６は、把持されているときは回転しないが、それにもかかわらず使用者は、ツール４０４２に印加されているトルクの量に実質的に同等のトルクフィードバックを受ける。したがって、駆動されたツール４０４２が、固定具４０５０を有する回転駆動ツール４０４８を備える場合、使用者は、固定具４０５０内のトルクに同等のハンドルアセンブリ４０９６内のトルクを「感じる」はずである。このトルクフィードバックは、有利には、回転機器４０８０を使用して固定具４０５０を駆動するとき、固定具４０５０が受けている回転に対する相対的な抵抗感を使用者に提供する。
【０１３３】
図３４Ａ〜図３４Ｃを引き続き参照すると、エンドエフェクタ４０４０の第４の実施形態では、ギアトレイン４０８４は、概して４４３４で示す補助ギアセットをさらに備え、補助ギアセット４４３４は、中間シャフト４２５６とコネクタ４０８６との間に介在する。補助ギアセット４４３４は、ファスナによって駆動体４２５０に固定された補助ハウジング４４３６内に配置され、補助ギアセット４４３４と補助ハウジング４４３６との間に補助リング歯車４４３８が配置される。合計４つの補助遊星歯車４４４０が、補助リング歯車４４３８に噛合係合するように配置され、さらに補助太陽歯車４４４２に噛合係合するように配置される。補助遊星歯車４４４０は、ファスナを介して補助キャリア４４４４および第１のインターフェース体４４４６に固定され、第１のインターフェース体４４４６は、それぞれ駆動体４２５０および補助ハウジング４４３６内に配置されたベアリング４２６２によって支持される。
【０１３４】
第１のインターフェース体４４４６は、以下により詳細に説明するように、図３３に示す回転駆動ツール４０４８のビットインターフェース４１２８に係合するように成形された回転係止具を画定する十字孔４４４８を備える。補助太陽歯車４４４２に第２のインターフェース体４４５０が結合され、補助キャリア４４４４および第１のインターフェース体４４４６内に配置されたベアリング４２６２によって支持される。第２のインターフェース体４４５０にペグ４４５２が動作可能に取り付けられ、以下により詳細に説明するように、図３３に示す回転切断ツール４０４４のビットインターフェース４１２８に係合するように成形された別の回転係止具を画定する。
【０１３５】
本明細書に示す代表的な実施形態では、ペグ４４５２は、第１の回転係止具ＲＬ１を画定し、十字孔４４４８は、第２の回転係止具ＲＬ２を画定する（図３４Ｂ参照）。ここで、第１の回転係止具ＲＬ１のペグ４４５２は、第２の回転係止具ＲＬ２の十字孔４４４８より手動インターフェース４０９４の近くに配置される。この配置は、図３３に示す回転駆動ツール４０４８および回転切断ツール４０４４のビットインターフェース４１２８の構成に対応する。図３３に示すビットインターフェース４１２８はそれぞれ、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態とともに利用されるビットインターフェース１２８に関連して前述したものに類似している軸方向保持器４１３０を用いる。しかし、第４の実施形態では、回転保持器４１３２は、互いとも第１の実施形態とも異なる。より具体的には、第４の実施形態では、回転切断ツール４０４４のビットインターフェース４１２８は、第１の回転係止具ＲＬ１に係合するように成形された切欠要素４４５４を備え（図３４Ｂ参照）、回転駆動ツール４０４８のビットインターフェース４１２８は、第２の回転係止具ＲＬ２に係合するように構成されたキー要素４４５６を備える（図３４Ｃ参照）。キー要素４４５６は、十字孔４４４８内に係合するように成形された曲線的な略方形の形状を有し、したがって、回転駆動ツール４０４８は、コネクタ４０８６に固定されたとき、補助ギアセット４４３４の第１のインターフェース体４４４６とともに第２の軸Ａ２の周りを同時に回転する（図３４Ｃ参照）。切欠要素４４５４は、ペグ４４５２の両側に係合する前に十字孔４４４８を通過するように構成された形状を備え、したがって、回転切断ツール４０４４は、コネクタ４０８６に固定されたとき、第２のインターフェース体４４５０とともに第２の軸Ａ２の周りを同時に回転する（図３４Ｂ参照）。
【０１３６】
第４の実施形態では、駆動アセンブリ４０８２は、第１の回転係止具ＲＬ１および第２の回転係止具ＲＬ２を備えるが、本明細書に記載する他の実施形態では、第１の回転係止具ＲＬ１のみを用いることもできることが理解されよう。さらに、回転係止具は、例えばエンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関連して上述した駆動アセンブリ８２のコネクタ８６の保持シャフト２５５内に形成された回転コネクタ要素３０８に類似しているものを含む複数の異なる構成が可能である。他の構成も企図される。
【０１３７】
ここで、第４の実施形態では、コネクタ４０８６に固定されたツール４０４２の軸方向の保持は、手術用ロボット３２（図１参照）によって維持される軌道Ｔに沿って駆動アセンブリ４０８２と同時に並進するように、回転切断ツール４０４４、回転駆動ツール４０４８、または別のツール４０４２のうちの１つを解放可能に固定するように構成された軸方向係止具ＡＬによって実現される。この目的で、軸方向係止具ＡＬは、解放形態ＡＣＲ（図３４Ａ参照）とロック形態ＡＣＬ（図３４Ｂ〜図３４Ｃ参照）との間で動作可能である。軸方向係止具ＡＬが図３４Ａに示す解放形態ＡＣＲで動作するとき、駆動アセンブリ４０８２と、第１の回転係止具ＲＬ１および第２の回転係止具ＲＬ２のいずれかに固定されたツール４０４２（ツール４０４２は、図３４Ａには図示せず）との間の相対運動が、第２の軸Ａ２に沿って可能になる。軸方向係止具ＡＬが図３４Ｂ〜図３４Ｃに示すロック形態ＡＣＬで動作するとき、駆動アセンブリ４０８２と、第１の回転係止具ＲＬ１（図３４Ｂ参照）または第２の回転係止具ＲＬ２（図３４Ｃ参照）に固定されたツール４０４２との間の相対運動が、第２の軸Ａ２に沿って制限される。
【０１３８】
第４の実施形態では、軸方向係止具ＡＬは、略球形の軸方向コネクタ要素４３０６によって実現され、軸方向コネクタ要素４３０６は、コネクタ４０８６の一部を形成し、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態を実質的に同じ方法で動作する。しかしここで、コネクタ４０８６の保持シャフト４２５５は、コネクタ体４３００およびライダ体４４５８内に配置されたベアリング４２６２によって支持されており、ライダ体４４５８は、フランジ部材４３０２と同時に動く。ロック形態ＡＣＬにあるとき、軸方向コネクタ要素４３０６は、ベアリング４２６２によって支持されており、回転切断ツール４０４４および回転駆動ツール４０４８のビットインターフェース４１２８の軸方向保持器４１３０に係合して、軸方向コネクタ要素４３０６と軸方向保持器４１３０との間の第２の軸Ａ２に沿った相対運動を制限する。コネクタ４０８６のフランジ部材４３０２が使用者によって係合されて解放形態ＡＣＲへ動くとき、フランジ部材４３０２が第２の軸Ａ２に沿って動くことで、軸方向コネクタ要素４３０６は軸方向保持器４１３０から係合解除され、ベアリング４２６２によって支持されなくなる。この配置により、ロック形態ＡＣＬで軸方向係止具ＡＬに固定されたとき、保持シャフト４２５５およびツール４０４２のビットインターフェース４１２８が同時に回転することが可能になり、ツール４０４２がコネクタ４０８６から取り外されたとき、第１の回転係止具ＲＬ１および第２の回転係止具ＲＬ２に依存することなく、保持シャフト４２５５が回転することが可能になる。
【０１３９】
ここでも、軸方向係止具は、例えば、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関連して上述した駆動アセンブリ８２のコネクタ８６の保持シャフト２５５内に形成されたコネクタ要素ポケット３１０内に配置された軸方向コネクタ要素３０６に類似のものを含めて、複数の異なる構成とすることができることが理解されよう。他の構成も企図される。
【０１４０】
エンドエフェクタ４０４０の第４の実施形態では、補助ギアセット４４３４は事実上、中間シャフト４２５６と第２のインターフェース体４４５０との間で増速器として作用し、したがって、第１の回転係止具ＲＬ１のペグ４４５２は、第１の駆動比ＤＲ１で駆動されるのに対して、第２の回転係止具ＲＬ２の十字孔４４４８は、第２の駆動比ＤＲ２で駆動され、中間シャフト４２５６と同時に回転する。ここで、中間シャフト４２５６の回転は、中間結合具４４６０を介して補助キャリア４４４４へ伝達される。補助キャリア４４４４が回転すると、補助遊星歯車４４４０は、補助リング歯車４４３８および補助太陽歯車４４４２に噛合係合したまま、第２の軸Ａ２の周りで周回して特有の軸の周りを回転し、したがって、補助太陽歯車４４４２は、第２の軸Ａ２の周りを補助キャリア４４４４より速く回転する。したがって、上述したように、伝動装置が異なるギアセット間を「シフト」することを必ずしも必要とすることなく、駆動アセンブリ４０８２によって異なる所定の駆動比で、異なるツール４０４２を駆動することができる。
【０１４１】
上述したように、手術用システム３０のエンドエフェクタの第５の実施形態が、図３５〜図３８Ｂに示されている。以下の説明では、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の構造および構成要素と同じまたは他の方法で対応している第５の実施形態の構造および構成要素は、同じ参照番号を５０００増大させた番号を有する。エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態の構成要素および特徴の多くは、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態のものに実質的に類似しているため、明瞭性、一貫性、および簡潔性の目的で、エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態とエンドエフェクタ４０の第１の実施形態との特定の具体的な違いについてのみを以下に説明し、これらの実施形態間で共通の構成要素および特徴のいくつかのみを本明細書に論じ、図面に示す。
【０１４２】
したがって、それだけに限定されるものではないが、以下に別途指示がない限り、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の説明を、エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態に対して参照により組み込むことができる。同様に、前述の実施形態の対応する構成要素および特徴に類似しているエンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態の特定の構成要素および特徴は、すべての介在する実施形態に対して、同じ参照番号を１０００にさらに１０００を足した値だけ増大させた番号を有するものとして図面に参照し、または他の方法で示すことができる（例えば、第５の実施形態の場合、第４の実施形態に関連して説明した構成要素は、１０００増大するはずであり、第３の実施形態に関連して説明した構成要素は、２０００増大するはずであり、第２の実施形態に関連して説明した構成要素は、３０００増大するはずである）。
【０１４３】
図３５〜図３８Ｂを次に参照すると、取付具５０７８、回転機器５０８０およびそのアクチュエータ５１６６（概略的に示す）、ならびに駆動アセンブリ５０８２を備えるエンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態が、概略的に示されている。上述した第１の実施形態と比較すると、エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態は、概して、異なる構成の操作具アセンブリ５０８８および駆動アセンブリ５０８２を用いており、ギアトレイン５０８４の一部を形成する駆動導管５４６２を介してツール５０４２を「トップローディング」式に固定するように構成される。これらの構成要素のそれぞれについて、以下により詳細に説明する。
【０１４４】
図３５〜図３６に最もよく示すように、エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態は、エンドエフェクタ２０４０の第２の実施形態に関連して上述したものと同じ操作具アセンブリ５０８８、グリップ５０９０、および入力操作具５０９２を備える。やはり上述した第２の実施形態と同様に、エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態では、回転機器５０８０および駆動アセンブリ５０８２は、第１の軸Ａ１に対して第２の軸Ａ２が固定されるように構成される。言い換えれば、ここでもこの実施形態では、駆動アセンブリ５０８２の駆動体５２５０は、回転機器５０８０に対して動くように配置されていない。しかし、以下の後述する説明から理解されるように、駆動アセンブリ５０８２および／または回転機器５０８０は、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態に類似の方法で第１の軸Ａ１の周りの相対的な位置決めを可能にすることなどのために、異なる形で構成することもできる。他の構成も企図される。
【０１４５】
エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態の駆動アセンブリ５０８２は、上述しかつ以下により詳細に説明するように、異なるタイプのツール５０４２の「トップローディング」を容易にするために、駆動導管５４６２を備えるため、第５の実施形態の手動インターフェース５０９４は、駆動アセンブリ５０８２自体の一部としてではなく、駆動アセンブリ５０８２に固定されているツール５０４２のビットインターフェース５１２８によって実現される。しかし、この構成は例示であり、以下の後述する説明から理解されるように、エンドエフェクタ５０４０は、駆動アセンブリ５０８２の一部を形成しながら、それでもなお駆動導管５４６２を利用してツール５０４２の「トップローディング」を可能にする別個の手動インターフェース５０９４を備えることもできる。他の構成も企図される。
【０１４６】
図３６〜図３８Ｂを次に参照すると、エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態では、駆動アセンブリ５０８２の駆動導管５４６２は、第２の軸Ａ２の周りを回転するように支持されており、ベベルギアセット５２７２の出力歯車５２７６に動作可能に取り付けられる。したがって、ここでもこの実施形態では、第１の軸Ａ１は第２の軸Ａ２とは異なる（図３５も参照されたい）。より具体的には、この実施形態では、第１の軸Ａ１は第２の軸Ａ２に実質的に直交する。しかし、後述する第８の実施形態から理解されるように、第１の軸Ａ１は、第２の軸Ａ２に平行になるように、またはさらには第２の軸Ａ２と一致することなどのために、異なる形で配置することもできることが企図される。他の構成も企図される。第５の実施形態では、ベベルギアセット５２７２はまた、出力歯車５２７６が入力歯車５２７４とは構成上異なることから、減速を提供する。したがって、この実施形態では、第１の軸Ａ１の周りの回転を第２の軸Ａ２の周りの回転に変換することに加えて、ベベルギアセット５２７２はまた、第１の軸Ａ１と第２の軸Ａ２との間で回転トルクを調整する。
【０１４７】
上述したエンドエフェクタ４０４０の第４の実施形態と同様に、第５の実施形態では、ギアトレイン５０８４はまた、第１の軸Ａ１に沿って配置された遊星減速ギアセット５２８６を用いる。ここで、減速ギアセット５２８６は、回転機器５０８０のアクチュエータ（図３５参照、アクチュエータは詳細には図示せず）と、駆動アセンブリ５０８２の駆動導管５４６２との間で回転連係するように介在し、したがって、第１の軸Ａ１の周りの回転は、第１の回転係止具ＲＬ１の第２の軸Ａ２の周りの回転とは異なる（例えば、より速い）速度で生じる。さらに、上述したエンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態と同様に、第１のギアセットＧＳ１と第２のギアセットＧＳ２との間の「シフト」を容易にし、それに対応して異なる駆動比ＤＲ１、ＤＲ２で異なるタイプのツール５０４２を駆動するために、伝動装置５３７２が設けられる。これらの構成要素のそれぞれの特有の配置について、以下により詳細に説明する。
【０１４８】
エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態の駆動アセンブリ５０８２は、第１の回転係止具ＲＬ１および軸方向係止具ＡＬを用いて、ツール５０４２を第２の軸Ａ２の周りで固定することを容易にする。第１の回転係止具ＲＬ１は、第２の軸Ａ２の周りで同時に回転するように、駆動導管５４６２に動作可能に取り付けられる。軸方向係止具ＡＬは、手術用ロボット３２（図１参照）によって維持される軌道Ｔに沿って駆動導管５４６２と同時に並進するように、ツール５０４２を解放可能に固定するように設けられ、駆動アセンブリ５０８２とツール５０４２との間の相対運動が第２の軸Ａ２に沿って可能である解放形態ＡＣＲ（図３７Ａ参照、ツール５０４２は図示せず）と、駆動アセンブリ５０８２とツール５０４２との間の相対運動が第２の軸Ａ２に沿って制限されるロック形態ＡＣＬ（図３７Ｂ〜図３７Ｃ参照）との間で動作可能である。第５の実施形態の軸方向係止具ＡＬの構成について、以下により詳細に説明する。
【０１４９】
第５の実施形態では、第１の回転係止具ＲＬ１はキー孔を備え、キー孔は、各ツール５０４２のインターフェース端５４６８と作業端５４７０との間に配置されたツール体５４６６内に形成された相応の形状の導管回転保持器５４６４に係合するように成形された略「正方形」の形状を有する（図３６参照）。以下の後述する説明から理解されるように、ツール体５４６６は、インターフェース端５４６８と作業端５４７０との間に任意の好適な数の構成要素によって画定することができる。同様に、インターフェース端５４６８および／または作業端５４７０は、ツール体５４６６自体の一部、ツール体５４６６に動作可能に取り付けられた別個の構成要素、および／またはツール５０４２に解放可能に取り付けられた構成要素（例えば、固定具、ハンドルアセンブリなど）として画定することもできることが理解されよう。他の構成も企図される。各ツール５０４２のツール体５４６６内には、インターフェース端５４６８と作業端５４７０との間に配置された導管軸方向保持器５４７２も形成され、導管軸方向保持器５４７２は、ロック形態ＡＣＬで軸方向係止具ＡＬによって係合される（図３７Ｂ〜図３７Ｃ参照）。この実施形態では、回転切断ツール５０４４の作業端５４７０は概して、遠位切断端５０４４Ｄに対応し、回転駆動ツール５０４８の作業端５４７０は概して、作業端５４７０に固定された固定具５０５０の遠位先端５０５０Ｄに対応する（図３６参照、固定された状態では図示せず）。さらに、この実施形態では、インターフェース端５４６８は概して、第２の軸Ａ２の周りを回転するように駆動アセンブリ５０８２に固定された回転切断ツール５０４４、回転駆動ツール５０４８、または別のタイプのツール５０４２のビットインターフェース５１２８に対応する。
【０１５０】
構成上類似しているが、ツール体５４６６の導管回転保持器５４６４および導管軸方向保持器５４７２は、ビットインターフェース５１２８の回転保持器５１３２および軸方向保持器５１３０とは異なることが理解されよう。具体的に、第５の実施形態では、ビットインターフェース５１２８の回転保持器５１３２および軸方向保持器５１３０は、ハンドルアセンブリ（この実施形態では図示せず）に解放可能に固定するための手動インターフェース５０９４の一部を形成するのに対して、ツール体５４６６の導管回転保持器５４６４および導管軸方向保持器５４７２は、この実施形態では事実上コネクタとして働く第１の回転係止具ＲＬ１および軸方向係止具ＡＬによる係合を介して、ツール５０４２を駆動アセンブリ５０８２に解放可能に取り付けることを容易にする。さらに、第５の実施形態では、ツール５０４２はそれぞれ、同じ第１の回転係止具ＲＬ１および同じ軸方向係止具ＡＬに係合するように構成される。
【０１５１】
上述しかつ以下により詳細に説明するように、伝動装置５３７２と協働して第１のギアセットＧＳ１と第２のギアセットＧＳ２との間を「シフト」することを容易にするために、回転駆動ツール５０４８のツール体５４６６は、第１のシャフト部分５４７４を備え、回転切断ツール５０４４のツール体５４６６は、第２のシャフト部分５４７６を備える。第１のシャフト部分５４７４および第２のシャフト部分５４７６はどちらも、ツール体５４６６のインターフェース端５４６８と作業端５４７０との間（より具体的には、この実施形態では、導管軸方向保持器５４７２と導管回転保持器５４６４との間）に配置される。第１のシャフト部分５４７４および第２のシャフト部分５４７６はどちらも、伝動装置５３７２の伝動リンク機構５３９２の切換器５３９４の少なくとも一部分に当接、係合、または他の方法で接触するように成形および配置される。以下により詳細に説明するように、切換器５３９４は、第２の軸Ａ２に沿って配置された階段状の外側形状および円筒形の内側形状を含む略管状の形状を有する。第２のシャフト部分５４７６は、第１のシャフト部分５４７４より作業端５４７０の方へさらに下がっているため（図３７Ｂ〜図３７Ｃを比較されたい）、以下により詳細に説明するように、伝動装置５３７２の切換器５３９４と第１のシャフト部分５４７４との間の当接は、第１のギアセットＧＳ１の係合を容易にするのに対して（図３７Ｂ参照）、切換器５３９４と第２のシャフト部分５４７６との間の当接は、第２のギアセットＧＳ２の係合を容易にする（図３７Ｃ参照）。
【０１５２】
図３５〜図３７Ｃを次に参照すると、駆動アセンブリ５０８２の駆動導管５４６２は、概して５４７８で示す駆動孔を画定し、駆動孔５４７８は、駆動孔５４７８を通って第２の軸Ａ２に沿ってツール５０４２の作業端５４７０を受け取るように成形される。言い換えれば、駆動孔５４７８は、回転駆動ツール５０４８の駆動キー５１２４または回転切断ツール５０４４の遠位切断端５０４４Ｄよりサイズが大きい。ここで、駆動アセンブリ５０８２は、概して、近位入口５４８０および反対の遠位出口５４８２を画定し、駆動導管５４６２は、近位入口５４８０と遠位出口５４８２との間で連係するように介在し、軸方向係止具ＡＬが解放形態ＡＣＲにあるとき、ツール５０４２の作業端５４７０を第２の軸Ａ２に沿って近位入口５４８０内へ挿入し、駆動孔５４７８を通って遠位出口５４８２から手術部位ＳＴ（図１参照）の方へ前進させることを可能にする。図３７Ａに最もよく示すように、この実施形態では、駆動導管５４６２は、駆動孔５４７８の遠位出口５４８２を画定するが、近位入口５４８０は、以下により詳細に説明するように、駆動アセンブリ５０８２の別の部分によって画定される。しかし、他の構成も企図され、いくつかの実施形態では、駆動導管５４６２は、別法として、近位入口５４８０またはさらには駆動孔４４７８全体を画定することが理解されよう。
【０１５３】
第５の実施形態では、遠位出口５４８２に隣接して配置された駆動孔５４７８の少なくとも一部分が、第１の回転係止具ＲＬ１を画定し、第１の回転係止具ＲＬ１は、軸方向係止具ＡＬがロック形態ＡＣＬにあるとき、インターフェース端５４６８と作業端５４７０との間のツール５０４２の少なくとも一部分（ここでは、導管回転保持器５４６４）に係合するように成形され、したがって、ツール５０４２の作業端５４７０は、駆動孔５４７８の遠位出口５４８２の遠位に配置される。ここでも、ツール５０４２のインターフェース端５４６８は、軸方向係止具ＡＬがロック形態ＡＣＬにあるとき、駆動孔５４７８の近位入口５４８０の近位に配置される。
【０１５４】
上述したように、エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態では、駆動アセンブリ５０８２のギアトレイン５０８４は、回転機器５０８０のアクチュエータ（図３５参照、アクチュエータは詳細には図示せず）と駆動導管５４６２との間で回転連係するように介在する伝動装置５３７２を備える。ここでも、伝動装置５３７２は、第１のギアセットＧＳ１、第２のギアセットＧＳ２、および変換カラー５３８６を備え、変換カラー５３８６は同様に、第１のカラー位置ＣＰ１（図３７Ｂ参照）と第２のカラー位置ＣＰ２（図３７Ｃ参照）との間を動くように配置される。図３７Ｂに示す第１のカラー位置ＣＰ１で、変換カラー５３８６は、第１のギアセットＧＳ１に係合して、第１の駆動比ＤＲ１で回転機器５０８０のアクチュエータ（図３５参照、アクチュエータは詳細には図示せず）と駆動導管５４６２との間で回転を変換する。図３７Ｃに示す第２のカラー位置ＣＰ２で、変換カラー５３８６は、第２のギアセットＧＳ２に係合して、第２の駆動比ＤＲ２で回転機器５０８０のアクチュエータ（図３５参照、アクチュエータは詳細には図示せず）と駆動導管５４６２との間で回転を変換する。
【０１５５】
図３７Ａ〜図３７Ｃに最もよく示すように、上述した第３の実施形態と同様に、ここでもエンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態では、リング歯車５２８８に噛合係合するように配置されるのではなく、第１の組の遊星歯車５２９０Ａ、第２の組の遊星歯車５２９０Ｂ、および第３の組の遊星歯車５２９０Ｃはそれぞれ、伝動装置５３７２の変換カラー５３８６の内歯５３８４に噛合係合するように配置される。しかし、この実施形態では、変換カラー５３８６の内歯５３８４はまた、変換カラー５３８６が第２のカラー位置ＣＰ２（図３７Ｃ参照）にあるとき、動力入力シャフト５２５２のシャフト歯５３８８にスプライン係合で選択的に係合するように配置されるのに対して、第３の実施形態では、シャフト歯３３８８は、中間シャフト３２５６上に形成される。入力体５３７４内に配置されたベアリング５２６２によって容易になる動力入力シャフト５２５２の回転は、第３の太陽歯車５２９２Ｃと同時に生じる。ここでもこの実施形態では、変換カラー５３８６の外歯５３９０は同様に、変換カラー５３８６が第１のカラー位置ＣＰ１（図３７Ａ〜図３７Ｂ参照）にあるとき、リング歯車５２８８にスプライン係合で選択的に係合するように配置される。
【０１５６】
この実施形態では、リング歯車５２８８は中間体５３７８上に形成され、変換カラー５３８６の動きは実質的に、中間体５３７８内で第１の軸Ａ１に沿って生じる（図３７Ｂ〜図３７Ｃを比較されたい）。この目的で、切換器ガイド５４８４が、変換カラー５３８６に当接して変換カラー５３８６と同時に動き、切換器ガイド５４８４は同様に、ブレース５３９６が切換器ガイド５４８４を通過して第１の組のピン５２９４Ａに支持を提供することが可能になるように成形される。この実施形態では、第１の組のピン５２９４Ａを支持するブレース５３９６は、エンドエフェクタ３０４０の第３の実施形態に関連して説明したように保持シャフト３２５５上ではなく、キャリアシャフト５４２２上に形成される。この実施形態では、中間体５３７８内にリンク機構付勢要素５３９８が配置され、リンク機構付勢要素５３９８は、軸方向係止具ＡＬが解放形態ＡＣＬ（図３７Ａ参照）にあるとき、またはツール５０４２が他の方法で駆動導管５４６２内に配置されていないとき、変換カラー５３８６に当接して、変換カラー５３８６を第１の軸Ａ１に沿って第１のカラー位置ＣＰ１の方へ動かす。
【０１５７】
ベベルギアセット５２７２の入力歯車５２７４は、キャリアシャフト５４２２に結合され、キャリアシャフト５４２２は、駆動体５２５０および中間体５３７８に動作可能に取り付けられたキャリア支持体５４８６内に配置されたベアリング５２６２によって、回転するように支持される。キャリアシャフト５４２２は、キャリア孔５４８８を画定し、切換器ガイド５４８４の一部分は、キャリア孔５４８８内へ配置され、ピストン要素５４９０は、キャリア孔５４８８を通って第１の軸Ａ１に沿って延びる。この実施形態では、ピストン要素５４９０は、切換器ガイド５４８４と同様に、伝動リンク機構５３９２の一部を形成する。ピストン要素５４９０は、キャリア孔５４８８および切換器ガイド５４８４内に配置されたベアリング５２６２によって支持され、第１のカラー位置ＣＰ１と第２のカラー位置ＣＰ２との間を切換器ガイド５４８４および変換カラー５３８６と同時に動く。
【０１５８】
図３７Ａ〜図３８Ｂを次に参照すると、切換器５３９４の第２の軸Ａ２に沿った対応する動きに応答して、ピストン要素５４９０および切換器ガイド５４８４を第１の軸Ａ１に沿って同時に動かすことを容易にするために、伝動リンク機構５３９２はまた、ピストンピン５４９４によってピストン要素５４９０に旋回式に結合されたピストンリンク部材５４９２を備える。ピストンリンク部材５４９２は、概して、駆動体５２５０内に配置され、切換器５３９４の周りに「ウィッシュボーン」配置で延びる。ピストンリンク部材５４９２は、リンクピン５４９８によってそれぞれのカムリンク部材５４９６に旋回式に接続され、カムリンク部材５４９６は、カムピン５５０２によって旋回取付具５５００に旋回式に結合される。旋回取付具５５００は、ファスナによって駆動体５２５０に結合されており、カムピン５５０２が概してリンクピン５４９８より出力歯車５２７６の近くに配置されるように成形される。各カムリンク部材５４９６は、それぞれのカムリンク面５５０４（図３８Ａ〜図３８Ｂ参照）を画定し、カムリンク面５５０４は、ベアリングシート５５０８によって画定された対応するベアリングシート面５５０６に係合するように配置され、ベアリングシート面５５０６に沿って摺動する。ここで、ベアリングシート５５０８は、第２の軸Ａ２の周りでベアリング５２６２を支持し、ベアリング５２６２は、切換器５３９４を支持する。
【０１５９】
上述したように、第５の実施形態では、切換器５３９４は、階段状の外側形状および略円筒形の内側形状を有する。より具体的には、切換器５３９４は、近位切換器端５５１２と遠位切換器端５５１４との間に延びる切換器孔５５１０を備え、近位切換器端５５１２から切換器段差部５５１８へ延びる第１の外側部分５５１６と、切換器段差部５５１８から遠位切換器端５５１４へ延びる第２の外側部分５５２０とを有する。ここで、第２の外側部分５５２０は、ベアリングシート５５０８上に配置されたベアリング５２６２を通って延び、切換器段差部５５１８は、ベアリング５２６２に当接するように配置される。
【０１６０】
切換器５３９４の第２の外側部分５５２０は、略円筒形の形状を有し、第１の回転係止具ＲＬ１の上に配置された駆動孔５４７８の第２の円筒形領域５５２２内に受け取られるように成形される。上述したように、この実施形態では、駆動孔５４７８および第１の回転係止具ＲＬ１はどちらも、出力歯車５２７６によって画定される。出力歯車５２７６は、駆動体５２５０に動作可能に取り付けられた下部カバー５５２４内に配置されたベアリング５２６２によって回転可能に支持される。変換カラー５３８６がカラー位置ＣＰ１、ＣＰ２のいずれにあるときも（図３８Ａ〜図３８Ｃ参照）、切換器５３９４の第２の外側部分５５２０の少なくとも一部分は、出力歯車５２７６によって画定された円筒形領域５５２２内に配置されたままである。図示の実施形態では、切換器５３９４は、出力歯車５２７６と同時に回転するように特に配置されていないが、切換器孔５５１０は、「トップローディング」式で第２の軸Ａ２に沿ってツール５０４２の一部分を受け取るように同様に成形されることから、事実上駆動孔５４７８の延長であると見なすことができることが理解されよう。ここでも、エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態では、切換器５３９４は、事実上駆動導管５４６２の延長であると見なすことができることが理解されよう。
【０１６１】
切換器５３９４の第１の外側部分５５１６はまた、略円筒形の形状を有し、保持シャフト５２５５の第１の円筒形領域５５２６内に受け取られるように成形され、この実施形態では、保持シャフト５２５５は、駆動体５２５０内に配置されたベアリング５２６２によって回転可能に支持されており、ツール５０４２のツール体５４６６内に形成された導管軸方向保持器５４７２に係合するように、軸方向係止具ＡＬの一部として働く。ここでこの実施形態では、保持シャフト５２５５の第１の円筒形領域５５２６は、駆動アセンブリ５０８２の近位入口５４８０を画定し、切換器孔５５１０と同様に、「トップローディング」式で第２の軸Ａ２に沿ってツール５０４２の一部分を受け取るように同様に成形されることから、事実上駆動孔５４７８の延長であると見なすことができる。ここでも、エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態では、保持シャフト５２５５は、事実上駆動導管５４６２の延長であると見なすことができることが理解されよう。
【０１６２】
図３７Ａ〜図３７Ｃに示すように、この実施形態では、保持シャフト５２５５内で近位入口５４８０に隣接してコネクタ要素ポケット５３１０が形成され、軸方向コネクタ要素５３０６をコネクタ要素ポケット５３１０内に収容するように成形される。軸方向コネクタ要素５３０６は、実質的に球形の構成を備え、フランジ部材５３０２が第２の軸Ａ２に沿って動いたことに応答して、第２の軸Ａ２に対して径方向に動く（図３７Ａ〜図３７Ｃを比較されたい）。ここでこの実施形態では、軸方向傾斜面５３１２が、フランジ部材５３０２とは別個の構成要素として形成された傾斜部材５５２８によって画定され、傾斜部材５５２８は、ベアリング５２６２によってフランジ部材５３０２に対して回転するように支持される。傾斜部材５５２８は、フランジ部材５３０２と同時に動き、したがって、軸方向傾斜面５３１２が保持シャフト５２５５に対して動くと、軸方向コネクタ要素５３０６は第２の軸Ａ２に対して径方向に動く。エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態では、フランジ部材５３０２、傾斜部材５５２８、保持シャフト５２５５、および軸方向コネクタ要素５３０６は、軸方向係止具ＡＬを画定するように協働し、それによって軸方向コネクタ要素５３０６は、ロック形態ＡＣＬ（図３７Ｂ〜図３７Ｃ参照）にあるとき、ツール５０４２の導管軸方向保持器５４７２に係合し、解放形態ＡＣＲ（図３７Ａ参照、ツール５０４２は図示せず）にあるとき、第２の軸Ａ２から離れて導管軸方向保持器５４７２から係合解除される。
【０１６３】
図３６〜図３８Ｂを次に参照すると、上述したように、導管回転保持器５４６４および導管軸方向保持器５４７２は、ツール５０４２（ここでは、回転切断ツール５０４４および回転駆動ツール５０４８）の両方に対して同じように、駆動アセンブリ５０８２の軸方向係止具ＡＬと第１の回転係止具ＲＬ１との間の相対的な間隔に対応して、ツール体５４６６に沿って互いに対して隔置される。しかし、回転駆動ツール５０４８の第１のシャフト部分５４７４および回転切断ツール５０４４の第２のシャフト部分５４７６は、それぞれのツール５０４２のツール体５４６６に沿って、導管回転保持器５４６４と導管軸方向保持器５４７２との間を異なる形で延びるため、近位切換器端５５１２との係合により、切換器５３９４は、いずれのツール５０４２が軸方向係止具ＡＬに固定されているかに応じて（図３７Ａ〜図３７Ｃを比較されたい）、第２の軸Ａ２に沿って異なる位置へ動く。図示の実施形態では、第２のシャフト部分５４７６は、第１のシャフト部分５４７４より導管回転保持器５４６４の近くに配置されているため（図３６参照）、切換器５３９４は、回転駆動ツール５０４８が軸方向係止具ＡＬに固定されたときより、回転切断ツール５０４４が軸方向係止具ＡＬに固定されたときに、第１の回転係止具ＲＬ１の近くへ動く（図３７Ｃを図３７Ｂと比較されたい）。
【０１６４】
切換器５３９４が第２の軸Ａ２に沿って動く結果、それに対応して変換カラー５３８６が伝動リンク機構５３９２を介して第１の軸Ａ１に沿って動くため、第５の実施形態では、伝動装置５３７２は同様に、使用者が伝動装置５３７２を「手動でシフト」することを必要とすることなく、ツール５０４２の構成に基づいて、ギアセットＧＳ１、ＧＳ２間を「自動的にシフト」することが理解されよう。逆に、切換器５３９４が第２の軸Ａ２に沿って動くことで、ベアリングシート５５０８も動き、それによりカムリンク部材５４９６は、カムリンク面５５０４がベアリングシート面５５０６を摺動すると、旋回取付具５５００に固定されたカムピン５５０２の周りを旋回する（図３８Ａ〜図３８Ｂを比較されたい）。カムリンク部材５４９６のこの動きにより、ピストンリンク部材５４９２は、カムリンク部材５４９６に結合されたリンクピン５４９８の周りを旋回し、それによりピストン要素５４９０は、ピストンピン５４９４によって与えられる接続を介して、キャリアシャフト５４２２のキャリア孔５４８８内を動く。その結果、ピストン要素５４９０は、第１のカラー位置ＣＰ１と第２のカラー位置ＣＰ２との間を切換器ガイド５４８４および変換カラー５３８６と同時に動く（図３８Ｂ〜図３８Ｃを比較されたい）。
【０１６５】
上述したように、駆動アセンブリ５０８２の駆動導管５４６２は、異なるタイプのツール５０４２を「トップローディング」式に解放可能に固定するように構成される。この構成により、とりわけロボットアーム３６を介してベース３４および／または手術部位ＳＴに対して利用可能な関節動作量（図１参照）に基づいて、特定のタイプの手術処置および／または特定のタイプのツール５０４２に対して著しい利点が得られる。より具体的には、「トップローディング」は、１つのツールの取り外しおよび／もしくは別のツールの次の取付けのために手術部位ＳＴに対して十分な隙間を提供するように、エンドエフェクタを実質的に動かすこともしくは他の方法でエンドエフェクタの位置を変えることが望ましくないもしくは実際的でないシナリオで、または外科医によって利用される手法の結果、１つのタイプのツールにとって十分であるが、異なるタイプのツールにとっては望ましくないもしくは実行可能でない形で、ロボットアーム３６がベース３４に対して関節動作されるシナリオで、利用することができることが有利である。言い換えれば、特定のタイプのツールは、「トップローディング」式の取付けを容易にするために、「ボトムローディング」式ほどロボットアーム３６を全体的に動かす必要がないことが企図され、「トップローディング」式は、「ボトムローディング」式で普通なら利用することができるものより、ベース３４および手術部位ＳＴに対するロボットアーム３６の関節動作範囲を利用する改善された機会を提供することができることが企図される。
【０１６６】
上記の例は、限定ではなく例示であり、第１、第２、第３、および第４の実施形態に関連して説明した「ボトムローディング」式を、手術処置中に順次利用される異なるツールとともに利用することもでき、特定の状況では、「トップローディング」式より好ましいこともあることが理解されよう。同様に、「ボトムローディング」式にツールを固定するように構成されたエンドエフェクタと、「トップローディング」式にツールを固定するように構成されたエンドエフェクタとの両方に対する特定のシナリオで、ツール間の変化を容易にするための軌道Ｔに沿ったエンドエフェクタの動きを行うことができ、またはさらには望ましいこともあることが理解されよう。それにもかかわらず、１つのツール５０４２を完全に取り外し、別のツール５０４２を「ボトムローディング」式に取り付けるのに十分な隙間を提供するためには、軌道Ｔに沿って望ましくない量の動きが普通なら必要とされるほどに、順次利用される異なるツール５０４２の長さが異なる場合、エンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態によって与えられる「トップローディング」式は特に有利である。
【０１６７】
上述したように、手術用システム３０のエンドエフェクタの第６の実施形態が、図３９Ａ〜図４４Ｂに示されている。以下の説明では、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の構造および構成要素と同じまたは他の方法で対応している第６の実施形態の構造および構成要素は、同じ参照番号を６０００増大させた番号を有する。エンドエフェクタ６０４０の第６の実施形態の構成要素および特徴の多くは、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態のものに実質的に類似しているため、明瞭性、一貫性、および簡潔性の目的で、エンドエフェクタ６０４０の第６の実施形態とエンドエフェクタ４０の第１の実施形態との特定の具体的な違いについてのみを以下に説明し、これらの実施形態間で共通の構成要素および特徴のいくつかのみを本明細書に論じ、図面に示す。
【０１６８】
したがって、それだけに限定されるものではないが、以下に別途指示がない限り、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の説明を、エンドエフェクタ６０４０の第６の実施形態に対して参照により組み込むことができる。同様に、前述の実施形態の対応する構成要素および特徴に類似しているエンドエフェクタ６０４０の第６の実施形態の特定の構成要素および特徴は、すべての介在する実施形態に対して、同じ参照番号を１０００にさらに１０００を足した値だけ増大させた番号を有するものとして図面に参照し、または他の方法で示すことができる（例えば、第６の実施形態の場合、第５の実施形態に関連して説明した構成要素は、１０００増大するはずであり、第４の実施形態に関連して説明した構成要素は、２０００増大するはずであり、第３の実施形態に関連して説明した構成要素は、３０００増大するはずであり、第２の実施形態に関連して説明した構成要素は、４０００増大するはずである）。
【０１６９】
図３９Ａ〜図４４Ｂを次に参照すると、取付具６０７８、回転機器６０８０およびそのアクチュエータ６１６６（概略的に示す）、ならびに駆動アセンブリ６０８２を備えるエンドエフェクタ６０４０の第６の実施形態が、概略的に示されている。上述した第１の実施形態と比較すると、エンドエフェクタ６０４０の第６の実施形態は、概して、異なる構成の操作具アセンブリ６０８８および駆動アセンブリ６０８２を用いており、第５の実施形態に類似した方法で、駆動導管６４６２を介してツール６０４２を「トップローディング」式に固定するように構成される。これらの構成要素のそれぞれについて、以下により詳細に説明する。
【０１７０】
図３９Ａ〜図４０に最もよく示すように、第６の実施形態では、駆動アセンブリ６０８２は同様に、結合器６２３０を介して回転機器６０８０に解放可能に取り付けられるように構成され、したがって、駆動アセンブリ６０８２を第１の軸Ａ１の周りに異なる方法で位置決めすることによって、第１の軸Ａ１に対して第２の軸Ａ２を動かすことができる。第６の実施形態では、操作具アセンブリ６０８８は、上述した操作具アセンブリ３０８８の第３の実施形態に構造上類似しているグリップ６０９０および入力操作具６０９２を用いる。ここでも、操作具アセンブリ６０８８のフレーム６１３４は、第１のフレーム本体６３６２および第２のフレーム本体６３６４を備える。第１のフレーム本体６３６２は同様に、第１の操作具アセンブリ位置Ｐ１（図３９Ａ〜図３９Ｂ参照）および第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２（図３９Ｃ参照）を含む複数の操作具アセンブリ位置間を同時に動くように、保持器６１３６に結合される。さらに、第２のフレーム本体６３６４は同様に、第１のグリップ位置Ｇ１（図３９Ａ参照）および第２のグリップ位置Ｇ２（図３９Ｂ〜図３９Ｃ参照）を含む複数のグリップ位置間を第１のフレーム本体６３６２に対して動くように、グリップ６０９０および入力操作具６０９２を支持する。しかし、この実施形態では、第２のフレーム本体６３６４は、第３の実施形態に関連して説明および図示した並進運動とは対照的に、第１のグリップ位置Ｇ１と第２のグリップ位置Ｇ２との間を第１のフレーム本体６３６２に対して旋回するように配置される。
【０１７１】
図３９Ａに示す第１のグリップ位置Ｇ１にあるとき、第２のフレーム本体６３６４の少なくとも一部分は、手動インターフェース６０９４へのアクセスを制限し、この実施形態では、手動インターフェース６０９４は、上述した第５の実施形態のように、「トップローディング」式に駆動導管６４６２に固定されたツール６０４２のビットインターフェース６１２８によって実現される。さらに、以下により詳細に説明するように、第１のグリップ位置Ｇ１にあるとき、入力操作具６０９２は同様に、使用者によって係合されると、回転機器６０８０を駆動して、駆動導管６４６２に固定されているツール６０４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させるように配置される。しかし、図３９Ｂに示す第２のグリップ位置Ｇ２にあるとき、第２のフレーム本体６３６４は、使用者から印加された力を受け取ってツール６０４２を第２の軸Ａ２の周りで回転させることを容易にするように、手動インターフェース６０９４に対して隔置関係で配置される。第２のフレーム本体６３６４はまた、複数のグリップ位置Ｇ１、Ｇ２間の動きに依存することなく、複数の操作具アセンブリ位置Ｐ１、Ｐ２間を第１のフレーム本体６３６２と同時に動くように配置される（図３９Ａ〜図３９Ｃを比較されたい）。
【０１７２】
エンドエフェクタ６０４０の第６の実施形態では、第２のフレーム本体６３６４は、第１のグリップ位置Ｇ１（図３９Ａ参照）と第２のグリップ位置Ｇ２（図３９Ｂ参照）との間を旋回するように配置され、この旋回運動は、第１の軸Ａ１および第２の軸Ａ２の両方に実質的に直交して配置された旋回軸ＶＡに沿って生じる。この目的で、図４１に最もよく示すように、旋回ピン６５３０が、第１のフレーム本体６３６２および第２のフレーム本体６３６４をともに旋回式に結合し、第１のフレーム本体６３６２に動作可能に取り付けられたテンショナ６５３２が、第１のフレーム本体６３６２に対する第２のフレーム本体６３６４の動きを制限するように、第２のフレーム本体６３６４内に形成されたテンショナスロット６５３４内へ延びる。ここで、テンショナスロット６５３４は、第１のグリップ位置Ｇ１および第２のグリップ位置Ｇ２を事実上画定する弧状の形状を有しており、旋回軸ＶＡの周りの回転に対して調整可能な量の抵抗を提供するために、または他の方法で、第１のグリップ位置Ｇ１および第２のグリップ位置Ｇ２で、もしくは第１のグリップ位置Ｇ１と第２のグリップ位置Ｇ２との間で、第１のフレーム本体６３６２に対して第２のフレーム本体６３６４を「ロック」するために利用することもできる。
【０１７３】
図４１に示すように、第６の実施形態では、操作具アセンブリ６０８８のリンク機構６１７８は、概して６５３６で示すケーブル配置を用いて、第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間の入力操作具６０９２の対応する動きに応答して、ピストン６１８２が動くことを容易にする（第１の入力位置Ｉ１を図４１に示す）。この目的で、ケーブル配置６５３６は、第１のフレーム本体６３６２および第２のフレーム本体６３６４にそれぞれ結合された１対のテンショナアセンブリ６５４０間に延びる可撓導管６５３８を備える。ワイヤ６５４２（図４１に概略的に示す）が、入力操作具６０９２およびピストン６１８２に結合され、テンショナアセンブリ６５４０および可撓導管６５３８を通って延び、したがって、入力操作具６０９２が動く結果、それに対応してピストン６１８２も動き、ピストン６１８２は、回転機器６０８０のフォークガイド６１８８に係合してフォークガイド６１８８を動かす（図４０参照）。この構成により、第２のフレーム本体６３６４が第１のフレーム本体６３６２に対して旋回することを容易にしながら、第１のグリップ位置Ｇ１（図３９Ａ参照）、第２のグリップ位置Ｇ２（図３９Ｂ参照）、または第１のグリップ位置Ｇ１と第２のグリップ位置Ｇ２との間の任意の他のグリップ位置のいずれにおいても、入力操作具６０９２を第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間で動かすことができることが確実になる。
【０１７４】
図４０および図４２Ｂを次に参照すると、エンドエフェクタ６０４０の第６の実施形態に関連して合計３つの異なる例示的なタイプのツール６０４２が示されており、ツール６０４２はそれぞれ、上述したエンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態のように、第２の軸Ａ２に沿って駆動アセンブリ６０８２の駆動導管６４６２内へ「トップローディング」するように構成される。より具体的には、図４０は、解剖ツール６５４４と、固定具６０５０を駆動する際に使用するための回転駆動ツール６０４８の一種とを示し、図４２Ｂは、位置合わせツール６５４６を概略的に示す。以下により詳細に説明するように、回転駆動ツール６０４８は、前述の実施形態と比較した構造上の違いを有するが、それにもかかわらず、駆動導管６４６２を通って延び、回転機器６０８０を介して第２の軸Ａ２の周りで駆動されるように、駆動アセンブリ６０８２の第１の回転係止具ＲＬ１および軸方向係止具ＡＬに「トップローディング」式に解放可能に取り付けられるように構成される。図示の実施形態では、解剖ツール６５４４および位置合わせツール６５４６は、やはり第２の軸Ａ２に沿って駆動導管６４６２内に受け取られるように構成される一方で、第１の回転係止具ＲＬ１または軸方向係止具ＡＬに取り付けられるように構成されていない。ここで、解剖ツール６５４４および位置合わせツール６５４６は、第２の軸Ａ２に沿って駆動導管６４６２内へ挿入することができ、手術用ロボット３２（図１参照）によって手術部位ＳＴに対して位置決めすることができることから、「受動」ツール６０４２として実現されるが、回転駆動ツール６０４８のような「能動」ツール６０４２として回転機器６０８０によって駆動されるものではない。上記で紹介したもの以外の他のタイプの「能動」および／または「受動」ツール６０４２も、本開示によって企図される。
【０１７５】
第６の実施形態に関連して示す代表的な例では、解剖ツール６５４４および位置合わせツール６５４６などの「受動」ツール６０４２は、駆動導管６４６２に依存することなく、第２の軸Ａ２の周りで自由に回転することが可能であり、第２の軸Ａ２に沿って駆動導管６４６２から離れる方へ並進することができる。言い換えれば、この実施形態では、「受動」ツール６０４２は、第１の回転係止具ＲＬ１または軸方向係止具ＡＬに係合しないが、それにもかかわらず、第２の軸Ａ２に沿って駆動導管６４６２内へ挿入することができ、使用者が軸方向係止具ＡＬに相互作用することを必要とすることなく、駆動導管６４６２から取り外すことができる。「受動」ツール６０４２とは対照的に、「能動」ツール６０４２は、第１の回転係止具ＲＬ１および軸方向係止具ＡＬの両方に係合し、第２の軸Ａ２の周りで駆動導管６４６２と同時に回転し、駆動導管６４６２からの取り外しを容易にするために使用者が軸方向係止具ＡＬと相互作用することを必要とする。
【０１７６】
第６の実施形態に関連して示す「受動」ツール６０４２は、第１の回転係止具ＲＬ１または軸方向係止具ＡＬに係合することなく、第２の軸Ａ２に沿って駆動導管６４６２内に受け取られるように構成されているが、特定のタイプの「受動」ツール６０４２は、第１の回転係止具ＲＬ１には係合しないが軸方向係止具ＡＬに係合するように構成することもでき、したがって、第２の軸Ａ２の周りで自由な回転が可能になるが、第２の軸Ａ２に沿った並進は抑制されるはずであることが企図される。
【０１７７】
図４０および図４３Ｂに最もよく示すように、解剖ツール６５４４は概して、解剖シャフト６５４８および解剖カニューレ６５５０を備える。解剖シャフト６５４８は、インターフェース端６４６８に配置されたノブ６５５２と、作業端６４７０に配置された先端６５５４との間に、解剖カニューレ６５５０を通って延びるように成形される。解剖カニューレ６５５０は、停止要素６５５８から歯付端６５６０へ延びるガイド体６５５６を備え、ガイド体６５５６は、停止要素６５５８に隣接する第１の先細り段差部６５６２および歯付端６５６０に隣接する第２の先細り段差部６５６４によって示された略円筒形の形状を有する。ここで、解剖カニューレ６５５０のガイド体６５５６は、ツール体６４６６として働き、停止要素６５５８と駆動アセンブリ６０８２との間の当接が第２の軸Ａ２に沿ったさらなる並進運動を制限するまで、第２の軸Ａ２に沿って駆動導管６４６２内へ挿入することができる。解剖カニューレ６５５０は、駆動導管６４６２内で自由に回転することができる。解剖シャフト６５４８は、解剖シャフト６５４８の先端６５５４がガイド体６５５６の歯付端６５６０を越えて延びるまで、第２の軸Ａ２に沿って解剖カニューレ６５５０内へ挿入することができる。ここでも、解剖シャフト６５４８は、解剖カニューレ６５５０内で第２の軸Ａ２の周りを自由に回転することができる。解剖シャフト６５４８のノブ６５５２は、解剖カニューレ６５５０を通って解剖シャフト６５４８を前進または後退させることを容易にすることなどのために、使用者によって把持されるように成形および配置される。印加された力がエンドエフェクタ６０４０に作用することに応答してロボットアーム３６の関節動作を可能にする様々なタイプの「触覚」または「自由」モードなどで、手術用ロボット３２（図１参照）のベース３４に対してエンドエフェクタ６０４０を動かしまたは他の方法で位置決めすることを容易にするために、ノブ６５５２を用いることができ、これを利用して、特定の手術処置の工程中に、手術部位ＳＴに対する動きを（例えば、軌道Ｔに沿って、または様々なタイプの仮想境界に基づいて）可能にすることができることも企図される。したがって、使用者は、手術用ロボット３２（図１参照）が１つまたは複数の「触覚」または「自由」モードで動作するとき、ノブ６５５２を把持し、特定の方向に力を印加して、エンドエフェクタ６０４０を動かすことができる。
【０１７８】
図４２Ｂを次に参照すると、位置合わせツール６５４６は、駆動アセンブリ６０８２の駆動導管６４６２内に配置されたものとして概略的に示されている。この説明的な実施形態では、位置合わせツール６５４６のガイド体６５５６は、ツール体６４６６に類似しており、停止要素６５５８が駆動アセンブリ６０８２に当接したとき、停止要素６５５８から駆動導管６４６２の遠位に配置されたモジュール端６５６６へ、第２の軸Ａ２に沿って延びる。しかし、以下の後述する説明から理解されるように、モジュール端６５６６は、本開示の範囲から逸脱することなく、駆動孔６４７８内に配置されることなどのために、異なる形で配置することもできる。
【０１７９】
図示の実施形態では、概して６５６８で示す光源が、位置合わせツール６５４６のモジュール端６５６６に隣接してガイド体６５５６に結合される。光源６５６８は、位置合わせツール６５４６が第２の軸Ａ２に沿って駆動アセンブリ６０８２の駆動導管６４６２内へ挿入されたとき、第２の軸Ａ２（したがって、軌道Ｔ）と実質的に位置合わせされた光路ＬＰに沿って、手術部位ＳＴの方へ光Ｌを放出するように構成される。ここで、停止要素６５５８に結合された起動ボタン６５７０が、使用者によって作動されたときに光Ｌを選択的に放出することを容易にするように、光源６５６８と電気通信するように配置することができる。光源６５６８に電力供給するために、ガイド体６５５６内に電池または別のタイプの電源（図示せず）を配置することができる。いくつかの実施形態では、光源６５６８は、レーザダイオードとして構成することができる。いくつかの実施形態では、光源６５６８の特有の構成に応じて、放出された光Ｌは、手術部位ＳＴ上へ投影された軌道Ｔに沿って位置合わせされた「ドット」として視覚化することができ、また光路ＬＰ（したがって、軌道Ｔ）に沿って位置合わせされた「ビーム」として視覚化することもできる。光源６５６８は、任意の好適な方法で視覚化するのに十分な任意の好適な波長で光Ｌを放出するように構成することができることが理解されよう。非限定的な例として、光Ｌは、直接的に（例えば、可視スペクトル内で）視覚化することができ、かつ／または間接的に（例えば、ディスプレイ画面上に提示されるカメラフィードによって）視覚化することができる。
【０１８０】
さらに、図面全体にわたって示す本明細書に記載の光源６５６８に加えて、またはその代わりに、様々な異なるタイプの光源６５６８を利用することもできることが理解されよう。非限定的な例として、光源は、一般的な照明の目的などで、光Ｌを概して手術部位ＳＴの方へ誘導または他の方法で放出するように設けることができる。いくつかの実施形態では、光源６５６８は、開示が全体として参照により本明細書に組み込まれている、「Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ  ａ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｖｏｌｕｍｅ」という名称の米国特許出願公開第２０１３／００５３６４８（Ａ１）号に記載されているものと同様に構成することができる。他のタイプおよび構成の固定具５０、ならびにその関連する設置も、本開示によって企図されることが理解されよう。さらに、いくつかの実施形態では、他のタイプの光学デバイス（例えば、カメラ）を用いることもできることが理解されよう。他の構成も企図される。
【０１８１】
位置合わせツール６５４６は、駆動アセンブリ６０８２の駆動導管６４６２に取り外し可能に取り付けられるように構成されるため、光源６５６８および／または位置合わせツール６５４６全体は、手術処置後はリサイクルまたは再処理のために処分される「使い捨て」の構成要素として構成することができる。別法として、光源６５６８および／または位置合わせツール６５４６は、手術処置後に滅菌される「繰返し使用できる」構成要素として構成することができる。他の構成も企図される。
【０１８２】
図４２Ａに示す代表的な実施形態では、光源６５６８は、駆動アセンブリ６０８２の駆動導管６４６２に取り外し可能に取り付けられるように構成されていない。逆に、この実施形態では、光源６５６８および起動ボタン６５７０は、第１のフレーム本体６３６２に対して同時に動くように、操作具アセンブリ６０８８の第２のフレーム本体６３６４に結合される。ここで、第２のフレーム本体６３６４が、図４２Ａに示す第１のグリップ位置Ｇ１に配置されたとき、光Ｌは、光源６５６８によって駆動導管６４６２を通って、第２の軸Ａ２（したがって、軌道Ｔ）と位置合わせされた光路ＬＰに沿って、手術部位ＳＴの方へ放出することができる。この構成により、ツール６０４２が駆動導管６４６２から取り外されたときも、第２の軸Ａ２に沿ってカニューレが挿入されたツール６０４２（例えば、ガイドワイヤＧＷを受け取るため、この実施形態では図示せず）が、駆動導管６４６２内に位置決めされたときも、光源６５６８を利用することができる。さらに、図４２Ｂに関連して上述したものと同様に、光源６５６８は、他のタイプ、構成などとすることができ、様々な異なる光学デバイス（例えば、カメラ、一般的な照明用のライトなど）を備えることができる。他の構成も企図される。
【０１８３】
図４３Ａ〜図４３Ｃに示すように、第６の実施形態では、駆動アセンブリ６０８２のギアトレイン６０８４は同様に、ベベルギアセット６２７２を用いて、第１の軸Ａ１の周りの回転を第２の軸Ａ２の周りの回転に変換する。この目的で、入力歯車６２７４は、第１の軸Ａ１の周りを同時に回転するようにキャリアシャフト６４２２に結合され、出力歯車６２７６は、第２の軸Ａ２の周りを同時に回転するように駆動導管６４６２に結合され、駆動導管６４６２は、駆動体６２５０内に配置されたベアリング６２６２によって回転するように支持される。上述したエンドエフェクタ５０４０の第５の実施形態のように、ベベルギアセット６２７２はまた、入力歯車６２７４と出力歯車６２７６との間に減速をもたらし、第１の軸Ａ１に沿って配置された遊星タイプの減速ギアセット６２８６を利用する。ここで、入力体６３７４内に配置されたベアリング６２６２によって容易になる動力入力シャフト６２５２の回転は、第３の太陽歯車６２９２Ｃと同時に生じる。キャリアシャフト６４２２は、中間体６３７８内に配置されたベアリング６２６２によって第１の軸Ａ１の周りを回転するように支持され、第１の組のピン６２９４Ａに動作可能に取り付けられる。第１の組の遊星歯車６２９０Ａ、第２の組の遊星歯車６２９０Ｂ、および第３の組の遊星歯車６２９０Ｃはそれぞれ、リング歯車６２８８に噛合係合するように配置され、この実施形態では、リング歯車６２８８は入力体６３７４内に形成される。
【０１８４】
図４０および図４３Ａ〜図４４Ｂを次に参照すると、エンドエフェクタ６０４０の第６の実施形態では、第１の回転係止具ＲＬ１は、駆動導管６４６２内に駆動孔６４７８の近位入口６４８０に隣接して形成された駆動スプライン６５７２によって画定されたスプライン孔として実現される。駆動スプライン６５７２は、以下により詳細に説明するように、「能動」ツール６０４２の保持を容易にするために軸方向係止具ＡＬに解放可能に取り付けられるように構成された遷移歯車６５７６の対応する外側遷移スプライン６５７４に解放可能に係合する。遷移歯車６５７６はまた、「能動」ツール６０４２のツール体６４６６内に形成された対応するツールスプライン６５８０に解放可能に係合する内側遷移スプライン６５７８を備える。駆動導管６４６２内に形成された駆動スプライン６５７２は、第２の軸Ａ２に対して遠位出口６４８２の方へ内方に先細りする略円錐台形の形状を有する。遷移歯車６５７６の外側遷移スプライン６５７４は、駆動スプライン６５７２に噛合係合するように配置されるように、駆動スプライン６５７２に対して相補的に成形される（図４３Ｃ〜図４３Ｄ参照）。内側遷移スプライン６５７８はまた、略円錐台形の形状を有するが、駆動スプライン６５７２のように遠位出口６４８２ではなく、第２の軸Ａ２に対して近位入口６４８０の方へ内方に先細りする。ここでも、「能動」ツール６０４２のツール体６４６６内に形成されたツールスプライン６５８０は、内側遷移スプライン６５７８に噛合係合するように配置されるように、遷移歯車６５７６の内側遷移スプライン６５７８に対して相補的に成形される（図４３Ｃ〜図４３Ｄ参照）。
【０１８５】
駆動スプライン６５７２は、駆動導管６４６２内に形成された駆動シェルフ６５８２の近位に配置される。駆動シェルフ６５８２は、以下により詳細に説明するように、遠位出口６４８２から離れる方を向いている平坦なリング形の形状を有し、軸方向係止具ＡＬを介して固定された「能動」ツール６０４２のツール体６４６６上に形成された当接面６５８４に係合するように成形および配置される。この構成は、ツール体６４６６を駆動孔６４７８内へどれだけ前進させることができるかを制限することによって、軸方向係止具ＡＬがロック形態ＡＣＬにあるときに、ツール体６４６６が第２の軸Ａ２に沿って駆動導管６４６２に対して適切に位置決めされることを確実にすることを助ける。
【０１８６】
図４３Ｃ〜図４３Ｄに最もよく示すように、第６の実施形態では、「能動」ツール６０４２のツール体６４６６はまた、当接面６５８４とツールスプライン６５８０との間に配置された係合フランジ６５８６を備える。係合フランジ６５８６は、当接面６５８４から離れる方を向いているフランジ面６５８８を画定する。ここで、フランジ面６５８８は、遷移歯車６５７６の遷移面６５９０に係合するように成形および配置される。遷移歯車６５７６はまた、遷移面６５９０から離れて取扱い面６５９４へ延びる取扱い部分６５９２を備え、第２の軸Ａ２に沿って取扱い面６５９４と遷移面６５９０との間に延びる遷移孔６５９６を画定し、内側遷移スプライン６５７８は、遷移孔６５９６内に形成され、または他の方法で遷移孔６５９６によって画定される。取扱い部分６５９２と遷移歯車６５７６の外側遷移スプライン６５７４との間に遷移切欠６５９８が配置され、遷移切欠６５９８は、軸方向係止具ＡＬがロック形態ＡＣＬで、第２の軸Ａ２の周りで駆動導管６４６２と同時に回転するようにツール６０４２を固定するとき、駆動導管６４６２および「能動」ツール６０４２のツール体６４６６の両方に対する相対運動ならびに駆動導管６４６２と「能動」ツール６０４２のツール体６４６６との間の相対運動を制限することを容易にするように設けられる。
【０１８７】
第６の実施形態では、ツール６０４２の一部分として形成されるのではなく、遷移切欠６５９８は、概して６６００で示すロックアセンブリの一部を形成する１対の軸方向コネクタ要素６３０６との係合を介して、導管軸方向保持器６４７２として働く。図４３Ａおよび図４３Ｄ〜図４４Ｂに最もよく示すように、ロックアセンブリ６６００は、第２の軸Ａ２の周りで同時に回転するように駆動導管６４６２に動作可能に取り付けられたロックハウジング６６０２を備える。ロックハウジング６６０２は、駆動孔６４７８の近位入口６４８０を事実上画定し、近位入口６４８０を通って第２の軸Ａ２に沿ってツール６０４２の作業端６４７０を受け取るように同様に成形される。ロックハウジング６６０２は、スライダスロット６６０４を備え、スライダスロット６６０４内では、スライダ要素６６０６が、第２の軸Ａ２に実質的に直交する方向に動くように支持される。軸方向コネクタ要素６３０６は、ロックハウジング６６０２に対して同時に動くようにスライダ要素６６０６に動作可能に取り付けられ、遷移切欠６５９８との係合を介して軸方向係止具ＡＬを画定するように協働する。
【０１８８】
図４４Ａ〜図４４Ｂに最もよく示すように、スライダ要素６６０６はガイドスロット６６０８を画定し、ガイドスロット６６０８内に、ロックハウジング６６０２に動作可能に取り付けられたガイドピン６６１０が配置される。ここで、ガイドスロット６６０８とガイドピン６６１０との間の協働により、解放形態ＡＣＲに関連する第１のスライダ要素位置ＳＬ１（図４４Ｂ参照）と、ロック形態ＡＣＬに関連する第２のスライダ要素位置ＳＬ２（図４４Ａ参照）との間で、第２の軸Ａ２に対して動くように、スライダ要素６６０６をスライダスロット６６０４内に保持する。スライダ要素６６０６に結合された軸方向コネクタ要素６３０６は、第１のスライダ要素位置ＳＬ１にあるときより第２のスライダ要素位置ＳＬ２にあるときに、第２の軸Ａ２の近くに配置される。スライダスロット６６０４内に配置されてスライダ要素６６０６とロックハウジング６６０２との間に介在するスライダ付勢要素６６１２が、スライダ要素６６０６を第２のスライダ要素位置ＳＬ２の方へ動かす。スライダ係合ボタン６６１４が、スライダ要素６６０６と一体形成で設けられており、使用者によって係合されると、第２のスライダ要素位置ＳＬ２から第１のスライダ要素位置ＳＬ１へ動くように配置される。スライダ係合ボタン６６１４は、ロックハウジング６６０２によって画定された停止面６６１６に概して直交するように配置され、停止面６６１６は、駆動アセンブリ６０８２のうち、「受動」ツール６０４２の停止要素６５５８に当接する部分として働く（図４３Ｂ参照）。
【０１８９】
図４３Ｃ〜図４４Ｂを次に参照すると、「能動」ツール６０４２を駆動アセンブリ６０８２の駆動導管６４６２に取り付けることを容易にするために、作業端６４７０を駆動孔６４７８の近位入口６４８０内へ挿入し、第２の軸Ａ２に沿って前進させて遠位出口６４８２から出すことができ、第６の実施形態では、遠位出口６４８２は、下部カバー６５２４に隣接して駆動導管６４６２に動作可能に取り付けられた下部キャップ６６１８によって画定される。ここで、ツール体６４６６は、ツール６０４２の当接面６５８４が駆動導管６４６２の駆動シェルフ６５８２に係合するまで、駆動孔６４７８内へ前進させることができる。次に、使用者は、遷移歯車６５７６の取扱い部分６５９２を把持し、ツール６０４２のインターフェース端６４６８を遷移孔６５９６に通し、遷移歯車６５７６を第２の軸Ａ２に沿って前進させて、遷移面６５９０をツール体６４６６のフランジ面６５８８の方へ動かしてフランジ面６５８８に当接させることができる。別法として、使用者は、遷移歯車６５７６をツール６０４２上へ「設置」して、内側遷移スプライン６５７８をツールスプライン６５８０に噛合係合させてから、作業端６４７０を駆動孔６４７８の近位入口６４８０内へ挿入することができる。駆動スプライン６５７２は、外側遷移スプライン６５７４に係合および噛合し、内側遷移スプライン６５７８は、ツールスプライン６５８０に係合および噛合して、第１の回転係止具ＲＬ１を画定し、したがって、駆動導管６４６２、遷移歯車６５７６、およびツール６０４２は、第２の軸Ａ２の周りで同時に回転する。さらに、遷移歯車６５７６の遷移面６５９０がツール６０４２の係合フランジ６５８６に当接したとき、軸方向係止具ＡＬは、スライダ要素６６０６によって保持される軸方向コネクタ要素６３０６と、遷移歯車６５７６内に形成された遷移切欠６５９８との間の係合によって画定されたロック形態ＡＣＬへ動いて、ツール６０４２と、遷移歯車６５７６と、駆動導管６４６２との間の第２の軸Ａ２に沿った相対運動を防止する。
【０１９０】
上述したように、手術用システム３０のエンドエフェクタの第７の実施形態が、図４５〜図４８Ｂに示されている。以下の説明では、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の構造および構成要素と同じまたは他の方法で対応している第７の実施形態の構造および構成要素は、同じ参照番号を７０００増大させた番号を有する。エンドエフェクタ７０４０の第７の実施形態の構成要素および特徴の多くは、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態のものに実質的に類似しているため、明瞭性、一貫性、および簡潔性の目的で、エンドエフェクタ７０４０の第７の実施形態とエンドエフェクタ４０の第１の実施形態との特定の具体的な違いについてのみを以下に説明し、これらの実施形態間で共通の構成要素および特徴のいくつかのみを本明細書に論じ、図面に示す。
【０１９１】
したがって、それだけに限定されるものではないが、以下に別途指示がない限り、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の説明を、エンドエフェクタ７０４０の第７の実施形態に対して参照により組み込むことができる。同様に、前述の実施形態の対応する構成要素および特徴に類似しているエンドエフェクタ７０４０の第７の実施形態の特定の構成要素および特徴は、すべての介在する実施形態に対して、同じ参照番号を１０００にさらに１０００を足した値だけ増大させた番号を有するものとして図面に参照し、または他の方法で示すことができる（例えば、第７の実施形態の場合、第６の実施形態に関連して説明した構成要素は、１０００増大するはずであり、第５の実施形態に関連して説明した構成要素は、２０００増大するはずであり、第４の実施形態に関連して説明した構成要素は、３０００増大するはずであり、第３の実施形態に関連して説明した構成要素は、４０００増大するはずであり、第２の実施形態に関連して説明した構成要素は、５０００増大するはずである）。
【０１９２】
図４５〜図４８Ｂを次に参照すると、取付具７０７８、回転機器７０８０およびそのアクチュエータ７１６６（概略的に示す）、ならびに駆動アセンブリ７０８２を備えるエンドエフェクタ７０４０の第７の実施形態が、概略的に示されている。上述した第１の実施形態と比較すると、エンドエフェクタ７０４０の第７の実施形態は、概して、同じタイプの操作具アセンブリ７０８８を用いており、その駆動アセンブリ７０８２は、以下により詳細に説明するように、第５および第６の実施形態に類似した方法で、駆動導管７４６２を介してツール７０４２を「トップローディング」式に固定するように構成される。
【０１９３】
第７の実施形態では、異なる構成の回転切断ツール７０４４およびメスツール７６２０を含む２つの例示的なタイプのツール７０４２が、図４６に示されている。ここで、回転切断ツール７０４４は、第２の軸Ａ２の周りで駆動導管７４６２と同時に回転するように適合された「能動」ツール７０４２として実現され、メスツール７６２０は、「受動」ツール７０４２として実現される。エンドエフェクタ６０４０の第６の実施形態に関連して上述した解剖ツール６５４４のように、図示のメスツール７６２０および回転切断ツール７０４４は同様に、ツール体７４６６のインターフェース端７４６８に配置されたノブ７５５２を用いる。しかし、図４７Ｃに示すように、回転切断ツール７０４４のノブ７５５２は、インターフェース端７４６８に動作可能に取り付けられたベアリング７２６２を介して、ツール体７４６６に対して独立して回転するように配置される。ここでこの実施形態では、図示の回転切断ツール７０４４は、いかなるタイプの手動インターフェースも備えず、駆動アセンブリ７０８２の第１の回転係止具ＲＬ１および軸方向係止具ＡＬによって保持されたまま、駆動導管７４６２との係合を介して第２の軸Ａ２の周りを回転し、これらについてそれぞれ、以下により詳細に説明する。言い換えれば、この実施形態では、回転切断ツール７０４４は、使用者によって第２の軸Ａ２の周りを「手動」で回転させられるように構成されておらず、代わりにここでは使用者によって把持することができるノブ７５５２を利用し、回転機器７０８０を利用して、回転を再び使用者の手へ伝達することなく、作業端７４７０を第２の軸Ａ２の周りで回転させる。しかし、他の構成も企図され、１つまたは複数のツール７０４２は、前述の実施形態に関連して図示および説明したのものに類似している手動インターフェースを備えることもできることが理解されよう。
【０１９４】
図４７Ａ〜図４８Ｂを次に参照すると、エンドエフェクタ７０４０の第７の実施形態では、駆動アセンブリ７０８２は同様に、駆動導管７４６２を利用して、回転機器７０８０によって生成されたトルクを介して第２の軸Ａ２の周りでツール７０４２の「トップローディング」を駆動することを容易にする。ここでも、ギアトレイン７０８４は、動力入力シャフト７２５２とキャリアシャフト７４２２との間に介在する遊星タイプの減速ギアセット７２８６を備えており、入力歯車７２７４および出力歯車７２７６が互いに異なる構成を有することから、ベベルギアセット７２７２によって追加の減速が提供される。第７の実施形態では、入力歯車７２７４は、キャリアシャフト７４２２に結合されるのに対して、出力歯車７２７６は、コレット機構７６２４の一部を形成する先細り導管７６２２に結合され、コレット機構７６２４は、「能動」ツール７０４２の軸方向および回転方向の保持を容易にするように構成され、第１の回転係止具ＲＬ１および軸方向係止具ＡＬとして働く。ここで、先細り導管７６２２は、駆動アセンブリ７０８２の駆動体７２５０内に配置されたベアリング７２６２を介して第２の軸Ａ２の周りを回転するように支持され、下部キャップ７６１８および上部キャップ７６２６と同時に第２の軸Ａ２の周りを回転する（図４７Ａ〜図４７Ｃ参照）。先細り導管７６２２は先細り孔７６２８を有し、先細り孔７６２８は、近位入口７４８０から離れて遠位出口７４８２に向かう方向に第２の軸Ａ２に対して半径が増大する略円錐台形の形状を有する。先細り孔７６２８内には、相応の形状のコレット７６３０が配置され、この実施形態では、コレット７６３０は概して、駆動導管７４６２を画定し、近位コレット端７６３４から遠位コレット端７６３６へ延びる弾性コレット体７６３２を有する。
【０１９５】
図４７Ａに最もよく示すように、弾性コレット体７６３２は、「ＥＲコレット」構成を有する単体の一体型構成要素として実現され、略円筒形の形状を有するコレット孔７６３８を画定し、コレット孔７６３８は、駆動孔７４７８を画定する。以下により詳細に説明するように、弾性コレット体７６３２は、ツール体７４６６との係合を介してツール７０４２の保持を容易にするために、第２の軸Ａ２の方へ少なくとも部分的に径方向内方に撓むように構成される。コレット７６３０はまた、先細り導管７６２２の先細り孔７６２８内に受け取られるように成形された近位コレット部分７６４０と、近位入口７４８０から離れて遠位出口７４８２に向かう方向に第２の軸Ａ２に対して半径が減少する略円錐台形の形状を同様に有する遠位コレット部分７６４２と、近位コレット部分７６４０と遠位コレット部分７６４２との間に配置されたコレット切欠７６４４とを備える。
【０１９６】
コレット切欠７６４４は、使用者によって係合されるように配置されたコレットノブ７６４８のコレット保持器７６４６を受け取る。ここで、コレットノブ７６４８は、コレット７６３０に結合されたコレット機構７６２４のコレットテンショナ７６５０の一部を形成し、第１のテンショナ位置ＴＰ１（図４７Ｂおよび図４８Ｂ参照）と第２のテンショナ位置ＴＰ２（図４７Ａおよび図４８Ａ参照）との間を動くように配置される。第１のテンショナ位置ＴＰ１は、ツール７０４２とコレット７６３０との間の相対運動が可能である軸方向係止具ＡＬの解放形態ＡＣＲに関連し、第２のテンショナ位置ＴＰ２は、ツール７０４２とコレット７６３０との間の相対運動が制限される軸方向係止具ＡＬのロック形態ＡＣＬに関連する。
【０１９７】
図４７Ａおよび図４８Ａ〜図４８Ｂに最もよく示すように、コレットテンショナ７６５０のコレットノブ７６４８は、コレットノブ７６４８内に形成されたノブスロット７６５４を通って延びる１対のノブガイド７６５２（例えば、ファスナ）を介して、駆動アセンブリ７０８２の下部キャップ７６１８に動作可能に取り付けられる。ノブスロット７６５４は、第１のノブスロット端７６５６および第２のノブスロット端７６５８を有する略螺旋形の形状を有し、第１のノブスロット端７６５６および第２のノブスロット端７６５８は、ノブガイド７６５２を保持し、それによってそれぞれコレットテンショナ７６５０の第１のテンショナ位置ＴＰ１および第２のテンショナ位置ＴＰ２を画定するように成形される。ノブ付勢要素７６６０が、コレットノブ７６４８と下部キャップ７６１８との間に介在し、コレットテンショナ７６５０を第１のテンショナ位置ＴＰ１（図４７Ｂおよび図４８Ｂ参照）の方へ動かす。この構成により、ノブガイド７６５２は、使用者がコレットノブ７６４８を下部キャップ７６１８に対して回転させるまで、第１のノブスロット端７６５６および第２のノブスロット端７６５８内への「戻り止め」として機能し、第１のノブスロット端７６５６および第２のノブスロット端７６５８内に留まることが可能である。言い換えれば、使用者は、コレットノブ７６４８を回転させて、解放形態ＡＣＲ（図４７Ｂおよび図４８Ｂ参照）とロック形態ＡＣＬ（図４７Ａおよび図４８Ａ参照）との間で軸方向係止具ＡＬを動かすことができる。
【０１９８】
上述したノブスロット７６５４の構成のため、使用者によって印加される力を介してコレットノブ７６４８が回転する結果、コレットノブ７６４８も第２の軸Ａ２に沿って並進する。さらに、コレットノブ７６４８のコレット保持器７６４６とコレット７６３０のコレット切欠７６４４との間の係合のため、コレットノブ７６４８が回転する結果、コレット７６３０も先細り導管７６２２の先細り孔７６２８内で第２の軸Ａ２に沿って並進する。ここで、使用者が、コレットノブ７６４８に係合して、コレットテンショナ７６５０を第１のテンショナ位置ＴＰ１（図４７Ｂおよび図４８Ｂ参照）から第２のテンショナ位置ＴＰ２（図４７Ａ、図４７Ｃ、および図４８Ａ参照）へ動かしたとき、コレット７６３０は、近位入口７４８０の方へ動き、近位コレット部分７６４０と先細り孔７６２８との間の係合を介して第２の軸Ａ２の方へ径方向内方に圧縮される。「能動」ツール７０４２の場合、ツール７０４２のツール体７４６６が、コレット孔７６３８によって画定された駆動孔７４７８内に配置されたとき、この圧縮により、弾性コレット体７６３２の少なくとも一部分がツール体７４６６に押し付けられ、ツール７０４２を駆動導管７４６２に「締め付け」、それによって第１の回転係止具ＲＬ１および軸方向係止具ＡＬの両方の動作を生じさせる。メスツール７６２０などの「受動」ツールの場合、コレットテンショナ７６５０は、第１のテンショナ位置ＴＰ１で利用され、第２のテンショナ位置ＴＰ２へ動かされることはない。
【０１９９】
エンドエフェクタ７０４０の第７の実施形態では、「能動」および「受動」どちらのツール７０４２も、「トップローディング」式に第２の軸Ａ２に沿って駆動導管７４６２内へ挿入することができ、駆動導管７４６２から取り出すことができる。この目的で、コレットテンショナ７６５０が第１のテンショナ位置ＴＰ１（図４７Ｂ参照）にあるとき、作業端７４７０を近位入口７４８０に入れて、第２の軸Ａ２に沿ってコレット孔７６３８（この実施形態では、駆動孔７４７８を画定する）内へ前進させ、遠位出口７４８２（この実施形態では、コレットノブ７６４８によって画定される）から出すことができる。図４８Ｃに示すように、特定のタイプのツール７０４２は、インターフェース端７４６８に停止取付具７６６２を備えることができ、停止取付具７６６２は、停止面７６１６（この実施形態では、上部キャップ７６２６によって画定される）に当接し、それによってツール７０４２が第２の軸Ａ２に沿って駆動孔７４７８内へさらに前進することを防止するように成形および配置される。しかし、他の構成も企図され、第２の軸Ａ２に沿った駆動導管７４６２に対するツール７０４２の位置は、他の方法で制限することもできることが理解されよう。ツール７０４２が「能動」構成である場合、回転機器７０８０を介してツール７０４２を第２の軸Ａ２の周りで駆動することを容易にするために、コレットテンショナ７６５０を第１のテンショナ位置ＴＰ１から第２のテンショナ位置ＴＰ２へ動かすことができる。しかし、ツールが「受動」構成である場合、コレットテンショナ７６５０は、上述したように第１のテンショナ位置ＴＰ１に留まることができる。
【０２００】
上述したように、手術用システム３０のエンドエフェクタの第８の実施形態が、図４９Ａ〜図６３Ｆに示されている。以下の説明では、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の構造および構成要素と同じまたは他の方法で対応している第８の実施形態の構造および構成要素は、同じ参照番号を８０００増大させた番号を有する。エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態の構成要素および特徴の多くは、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態のものに実質的に類似しているため、明瞭性、一貫性、および簡潔性の目的で、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態とエンドエフェクタ４０の第１の実施形態との特定の具体的な違いについてのみを以下に説明し、これらの実施形態間で共通の構成要素および特徴のいくつかのみを本明細書に論じ、図面に示す。
【０２０１】
したがって、それだけに限定されるものではないが、以下に別途指示がない限り、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の説明を、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態に対して参照により組み込むことができる。同様に、前述の実施形態の対応する構成要素および特徴に類似しているエンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態の特定の構成要素および特徴は、すべての介在する実施形態に対して、同じ参照番号を１０００にさらに１０００を足した値だけ増大させた番号を有するものとして図面に参照し、または他の方法で示すことができる（例えば、第８の実施形態の場合、第７の実施形態に関連して説明した構成要素は、１０００増大するはずであり、第６の実施形態に関連して説明した構成要素は、２０００増大するはずであり、第５の実施形態に関連して説明した構成要素は、３０００増大するはずであり、第４の実施形態に関連して説明した構成要素は、４０００増大するはずであり、第３の実施形態に関連して説明した構成要素は、５０００増大するはずであり、第２の実施形態に関連して説明した構成要素は、６０００増大するはずである）。
【０２０２】
図４９Ａ〜図６３Ｆを次に参照すると、取付具８０７８、回転機器８０８０およびそのアクチュエータ８１６６、ならびに駆動アセンブリ８０８２を備えるエンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態が、概略的に示されている。上述した他の実施形態と比較したとき、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態は、回転機器８０８０および駆動アセンブリ８０８２が一体形成されるように構成される。言い換えれば、第８の実施形態では、駆動アセンブリ８０８２は、アクチュエータ８１６６に対して動くように配置されていない。さらに、以下により詳細に説明するように、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態はまた、本明細書に前述した実施形態のように第１の軸Ａ１が第２の軸Ａ２と異なる（例えば、直交する）のではなく、第１の軸Ａ１が第２の軸Ａ２と一致するように構成される。より具体的には、第８の実施形態は、第１の軸Ａ１がやはりアクチュエータ８１６６によって生成される回転トルクによって画定され、第２の軸Ａ２がやはり駆動アセンブリ８０８２に固定されたツール８０４２の回転によって画定されるということから、前述の実施形態に類似しているが、この実施形態では、軸Ａ１、Ａ２は同じである。さらに、上述した他の実施形態と比較したとき、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態は、以下により詳細に説明するように、第５、第６、および第７の実施形態と同様に、駆動導管８４６２を介して「トップローディング」式にツール８０４２を固定するように協働する異なる構成の操作具アセンブリ８０８８、駆動アセンブリ８０８２、第１の回転係止具ＲＬ１および第２の回転係止具ＲＬ２、ならびに軸方向係止具ＡＬを用いる。
【０２０３】
図４９Ａ〜図４９Ｂを次に参照すると、上述したように、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態では、駆動アセンブリ８０８２および回転機器８０８０のアクチュエータ８１６６は一体形成されるため、機器ハウジング８１６８および駆動体８２５０は、同じ構成要素（以下、駆動体８２５０と呼ぶ）によって実現される。取付具８０７８は、駆動体８２５０に動作可能に取り付けられ、または他の方法で駆動体８２５０の一部として形成され、手術用ロボット３２（図１参照）のロボットアーム３６の結合具３８に解放可能に取り付けられるように同様に適合される。取付具８０７８に加えて、操作具アセンブリ８０８８および保持機構８６６４もまた、駆動体８２５０に動作可能に取り付けられる。さらに、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態では、駆動体８２５０は、アクチュエータサブアセンブリ８６６６、減速ギアセット８２８６、および駆動導管８４６２を収容し（図５０参照）、アクチュエータサブアセンブリ８６６６は、回転機器８０８０およびそのアクチュエータ８１６６として働き、または他の方法で回転機器８０８０およびそのアクチュエータ８１６６を画定する。図５６Ａ〜図５９Ｂに関連して以下により詳細に説明するように、保持機構８６６４は、保護カバー８３５０を備え、第２の軸Ａ２に沿って駆動導管８４６２へのツール８０４２の保持を容易にするように構成される。
【０２０４】
図５０に最もよく示すように、アクチュエータサブアセンブリ８６６６は概して、ロータサブアセンブリ８６６８およびステータサブアセンブリ８６７０を備える。ロータサブアセンブリ８６６８は、ステータサブアセンブリ８６７０内へ遠位に受け取られるように構成され、下部カバー８５２４を介して駆動体８２５０内で保持される。ステータサブアセンブリ８６７０は、駆動体８２５０内へ近位に受け取られ、アクチュエータ端板８６７２を介して保持され、アクチュエータ端板８６７２は、駆動体８２５０にねじ係合するように配置される（図５７も参照されたい）。ステータサブアセンブリ８６７０は、ステータ８６７４（概略的に示す）およびモータセンサ８６７６を備え、モータセンサ８６７６は、とりわけアクチュエータ８１６６のコミュテーションを生じさせるために使用され、本明細書に示す代表的な実施形態では、アクチュエータ８１６６は、ロータアセンブリ８６６８の一部として形成されたロータ８６７８を有するインランナブラシレス直流電気モータとして実現される。
【０２０５】
より具体的には、図５１に最もよく示すように、ロータアセンブリ８６６８は、ロータ８６７８、減速ギアセット８２８６、および駆動導管８４６２を備える。ここで、ロータ８６７８は、略管形の形状を有し、キャリアシャフト８４２２内に形成されたパーチ８６８０上に位置し、したがって、この実施形態ではやはり略管形の形状を有するキャリアシャフト８４２２が、ロータ８６７８を通って延びる。アクチュエータリングクランプ８６８２が、ねじ係合を介してロータ８６７８をキャリアシャフト８４２２に固定し、キャリアシャフト８４２２は、駆動体８２５０内に配置されたベアリング８２６２によって支持され、したがって、減速ギアセット８２８６のロータ８６７８およびキャリアシャフト８４２２が、第２の軸Ａ２（またこの実施形態では、第１の軸Ａ１）の周りを同時に回転する。第８の実施形態では、キャリアシャフト８４２２はまた、減速ギアセット８２８６の第２のキャリア８２９８Ｂを画定し、以下により詳細に説明するように、第２の回転係止具ＲＬ２および駆動アセンブリ８０８２の駆動孔８４７８の近位入口８４８０の両方を画定する。
【０２０６】
図５１および図５７を次に参照すると、駆動導管８４６２は、第２の軸Ａ２に沿って近位導管端８６８４と遠位導管端８６８６との間に延び、近位導管端８６８４と遠位導管端８６８６との間に駆動アセンブリ８０８２の駆動孔８４７８の一部を形成する。第１の回転係止具ＲＬ１は、駆動導管８４６２の近位導管端８６８４に形成された第１の切欠８６８８として実現され、以下により詳細に説明するように、第２の軸Ａ２の周りを回転するように、特定のツール８０４２を回転可能に固定するように構成される。減速ギアセット８２８６の第１の太陽歯車８２９２Ａは、駆動導管８４６２と同時に回転するように、１つまたは複数の保持ピン８６９０（図５９Ａ〜図５９Ｂ参照）を介して遠位導管端８６８６で固定される。第１の太陽歯車８２９２Ａは、第１の組の遊星歯車８２９０Ａに噛合係合するように配置され、第１の組の遊星歯車８２９０Ａはまた、リング歯車８２８８に噛合係合するように配置される。第１の組の遊星歯車８２９０Ａは、第１のキャリア８２９８Ａによって支持され、第１のキャリア８２９８Ａは、キャリアシャフト８４２２によって画定された第２のキャリア８２９８Ｂのように、第２の太陽歯車８２９２Ｂに結合された略管形の形状を有し、駆動導管８４６２は、第２の太陽歯車８２９２Ｂを通って延びる。ここで、第１の組の遊星歯車８２９０Ａは、ベアリング８２６２によって支持され、ベアリング８２６２は、第１のキャリア８２９８Ａに結合された第１の組のピン８２９４Ａによって支持される。
【０２０７】
第２の太陽歯車８２９２Ｂは、１つまたは複数の保持ピン８６９０（図５７参照）を介して第１のキャリア８２９８Ａに固定され、第２の組の遊星歯車８２９０Ｂに噛合係合するように配置され、第２の組の遊星歯車８２９０Ｂはまた、リング歯車８２８８に噛合係合するように配置され、キャリアシャフト８４２２によって画定された第２のキャリア８２９８Ｂによって支持される。より具体的には、この実施形態では、キャリアシャフト８４２２は、遠位キャリア端８６９２と近位キャリア端８６９４との間に延び、減速ギアセット８２８６の第２のキャリア８２９８Ｂは、遠位キャリア端８６９２に隣接して配置される。ここで、第２の組の遊星歯車８２９０Ｂは、ベアリング８２６２によって支持され、ベアリング８２６２は、第２のキャリア８２９８Ｂに結合された第２の組のピン８２９４Ｂによって支持される。以下により詳細に説明するように、第２の回転係止具ＲＬ２は、第１の回転係止具ＲＬ１とは異なり、キャリアシャフト８４２２の近位キャリア端８６９４に形成された第２の切欠８６９６として実現され、第１の回転係止具ＲＬ１の回転に依存することなく、第２の軸Ａ２の周りを回転するように、特定のツール８０４２を回転可能に固定するように構成される。
【０２０８】
エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態では、減速ギアセット８２８６は、キャリアシャフト８４２２（上述したように、アクチュエータ８１６６のロータ８６７８と同時に回転する）内に形成された第２の切欠８６９６によって画定された第２の回転係止具ＲＬ２と、駆動アセンブリ８０８２の駆動導管８４６２内に形成された第１の切欠８６８８によって画定された第１の回転係止具ＲＬ１との間に、トルクの低減（および速度の増大）をもたらす２段遊星構成を用いる。言い換えれば、第８の実施形態では、駆動導管８４６２（および第１の回転係止具ＲＬ１）は、アクチュエータ８１６６（および第２の回転係止具ＲＬ２）より速い速度で回転する。さらに、第８の実施形態では、第２の回転係止具ＲＬ２の第２の軸Ａ２の周りの回転は、アクチュエータ８１６６の第１の軸Ａ１（この実施形態では、第２の軸Ａ２と一致する）の周りの回転に対して、１：１の比で生じる。駆動導管８４６２とキャリアシャフト８４２２との間の相対回転は、第１のキャリア８２９８Ａ上およびキャリアシャフト８４２２内に支持されたベアリング８２６２を介して容易になる（図５７参照）。以下により詳細に説明するように、ツール８０４２が、第１の回転係止具ＲＬ１に係合して駆動導管８４６２と同時に回転するか、それとも第２の回転係止具ＲＬ２に係合してアクチュエータ８１６６と同時に回転するかにかかわらず、ツール８０４２がエンドエフェクタ８０４０に固定されているとき、ツール体８４６６の少なくとも一部分は、駆動導管８４６２を通って第２の軸Ａ２に沿って延びる。
【０２０９】
上述したように、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態は、異なる構成の操作具アセンブリ８０８８および入力操作具８０９２を備え、入力操作具８０９２は、使用者によって係合されると、アクチュエータ８１６６によって生成される回転トルクを介してツール８０４２を駆動することを容易にするように配置される。図５０に最もよく示すように、操作具アセンブリ８０８８は、概して、第１の操作サブアセンブリ８６９８と、１つまたは複数のファスナなどを介して第１の操作サブアセンブリ８６９８に動作可能に取り付けられた第２の操作サブアセンブリ８７００とを備える（図５７参照）。より具体的には、第１の操作サブアセンブリ８６９８は、上部取付板８７０２およびグリップ取付具８７０４を備え、グリップ取付具８７０４に第２の操作サブアセンブリ８６９８が取り付けられる。以下により詳細に説明するように、保持機構８６６４は、上部取付板８７０２に隣接して動作可能に取り付けられ、上部取付板８７０２はまた、概して８７０６で示す１対のインジケータハウジングを支持する。さらに、グリップ取付具８７０４は、以下により詳細に説明するように、保持機構８６６４の保護カバー８３５０を解放可能に固定するように構成された保護ロックサブアセンブリ８７０８を備える。
【０２１０】
アクチュエータ端板８６７２に加えて、回路基板８７１０および中間取付板８７１２もまた、ステータサブアセンブリ８６７０と第１の操作サブアセンブリ８６９８の上部取付板８７０２との間に介在する。ここで、アクチュエータ端板８６７２は、ねじ係合を介して駆動体８２５０に固定され、回路基板８７１０は、１つまたは複数のファスナを介してアクチュエータ端板８６７２に固定される。同様に、中間取付板８７１２は、１つまたは複数のファスナを介して駆動体８２５０に固定され、上部取付板８７０２は、１つまたは複数のファスナを介して中間取付板８７１２に固定される。中間取付板８７１２は、様々なシール８２７０およびファスナ（例えば、ボルト、サークリップなど）を支持し、概してエンドエフェクタ８０４０の組立ての容易さを促進する。
【０２１１】
図示の実施形態では、ステータサブアセンブリ８６７０は、割出しタブ８７１４を備え、割出しタブ８７１４は、下部カバー８５２４から離れて、アクチュエータ端板８６７２内に形成された板開口８７１６および回路基板８７１０内に形成された基板開口８７１８の両方を通って延びる。この構成は、駆動体８２５０および駆動体８２５０内に支持されたモータセンサ８６７６に対するステータアセンブリ８６７０の位置合わせを容易にすることを助け、図示の実施形態では、モータセンサ８６７６は、回路基板８７１０に取り付けられた基板コントローラ８７２０（概略的に示す、電気接続は図示せず）と電気通信するように配置される。ここで、基板コントローラ８７２０は、以下により詳細に説明するように、とりわけ手術用システム３０の他の構成要素と通信し、アクチュエータ８１６６のコミュテーションおよび／または動作を容易にし、エンドエフェクタ８０４０の様々な入力（例えば、追加のセンサ）および／または出力（例えば、インジケータ）を制御するために利用することができる。
【０２１２】
図５２〜図５４を次に参照すると、第２の操作サブアセンブリ８７００は、１つまたは複数のファスナなどによって、第１の操作サブアセンブリ８６９８のグリップ取付具８７０４に動作可能に取り付けられる。第２の操作サブアセンブリ８７００は、概して、グリップ８０９０と、入力操作具８０９２と、入力操作具８０９２内に位置する操作付勢要素８２１２とを備える（図５４参照）。ここでエンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態では、第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間の入力操作具８０９２の動きは、グリップ８０９０に固定された操作センサキーパ８７２４内に支持された操作センサ８７２２を介して判定され（図５３Ａ〜図５３Ｂ参照）、入力操作具８０９２は、ピンおよびスロット配置を介してグリップ８０９０に対して保持される（詳細には図示せず）。
【０２１３】
操作センサ８７２２は、回路基板８７１０上に取り付けられた基板コントローラ８７２０と電気通信するように配置され（図５０参照、電気接続は図示せず）、入力操作具８０９２に結合された第１の操作用発信体８７２６および第２の操作用発信体８７２８の動きに応答して、第１の入力位置Ｉ１と第２の入力位置Ｉ２との間を同時に動く（図５４参照）。この目的で、入力操作具８０９２は、第１の入力位置Ｉ１にあるとき、第１の操作用発信体８７２６が操作センサ８７２２に隣接して配置され、第２の入力位置Ｉ２にあるとき、第２の操作８７２８が操作センサ８７２２に隣接して配置されるように構成される。操作センサキーパ８７２４はまた、入力ボタン８７３０を支持し、入力ボタン８７３０は同様に、基板コントローラ８７２０（図５０参照、電気接続は図示せず）と電気通信するように配置され、使用者によって係合されるように配置される。入力ボタン８７３０は、ファスナを介してグリップ８０９０に固定されたグリップカバー８７３４内に形成されたカバー開口８７３２内に位置し、使用者によって係合されると、手術用システム３０の追加の制御を容易にするように配置される。入力ボタン８７３０は、エンドエフェクタ８０４０の複数の異なる態様の制御（例えば、触覚モードへの切換え）を容易にするように構成することもできることが理解されよう。他の構成も企図される。
【０２１４】
入力操作具８０９２および入力ボタン８７３０に加えて、第２の操作サブアセンブリ８７００はまた、使用者による係合を介して左右のスイッチ位置（詳細には図示せず）間をグリップ８０９０に対して旋回するようにスイッチシャフト８７３８によって支持された入力スイッチ８７３６を備える。ここで、基板コントローラ８７２０と電気通信するように配置されたスイッチセンサ８７４０が、グリップ８０９０内に位置する（図５０参照、電気接続は図示せず）。スイッチセンサ８７４０は、入力スイッチ８７３６に結合されたスイッチ用発信体８７４２の動きに応答して、グリップ８０９０に対して同時に動く。図示の実施形態では、使用者からの係合解除中に入力スイッチ８７３６を左右のスイッチ位置のうちの一方で維持するために、概して８７４４で示すスイッチ戻り止め配置が設けられる。詳細には図示しないが、スイッチ用発信体８７４２は、スイッチ戻り止め配置８７４４によって維持された左右のスイッチ位置のうちの一方でスイッチセンサ８７４０に隣接して配置され、左右のスイッチ位置のうちの他方でスイッチセンサ８７４０から隔置され、したがって、基板コントローラ８７２０は、左右のスイッチ位置間で区別することができる。上述した入力ボタン８７３０のように、入力スイッチ８７３６の動きを利用して、手術用システム３０の追加の制御を容易にすることができる。非限定的な例として、上述した左右のスイッチ位置間の入力スイッチ８７３６の動きは、例えば、ツール８０４２を第２の軸Ａ２の周りで時計回り方向および反時計回り方向に回転させるための、それぞれの「順」方向および「逆」方向のアクチュエータ８１６６の動作に対応することができる。他の構成も企図される。
【０２１５】
図５５〜図５７を次に参照すると、第１の操作サブアセンブリ８６９８は、第１の保護位置Ｕ１で保持機構８６６４の保護カバー８３５０を解放可能に固定することを容易にするように構成され、第８の実施形態では、第１の保護位置Ｕ１は、ツール８０４２が第１の回転係止具ＲＬ１および第２の回転係止具ＲＬ２のうちの一方によって回転可能にも、軸方向係止具ＡＬによって軸方向にも保持されることを確実にする。ここで、以下に続く保持機構８６６４の説明から理解されるように、第１の保護位置Ｕ１はまた、ロック形態ＡＣＬにおける軸方向係止具ＡＬの動作を画定し、上述したエンドエフェクタ２０４０の第２の実施形態とは異なり、手動インターフェース８０９４へのアクセスを促進する。
【０２１６】
ロック形態ＡＣＬにおける軸方向係止具ＡＬの動作を維持するために、第１の操作サブアセンブリ８６９８の保護ロックサブアセンブリ８７０８は、グリップ取付具８７０４に対する保持機構８６６４の保護カバー８３５０の動きを選択的に抑制する。この目的で、図５５に最もよく示すように、保護ロックサブアセンブリ８７０８は、キーパ取付具８７５０をグリップ取付具８７０４に固定するファスナによって画定されたレバーファスナシャンク８７４８を介して、グリップ取付具８７０４に対して旋回するように支持された保護レバー８７４６を備える。保護レバー８７４６は、レバーファスナシャンク８７４８上に支持された１対のワッシャ８２１４間に配置されており、レバーつめ８７５２を備え、レバーつめ８７５２は、以下により詳細に説明するように、レバー付勢要素８７５６を介して保持機構８６６４のつめ停止部材８７５４に係合するように配置される。キーパ取付具８７５０はまた、ロック形態ＡＣＬと解放形態ＡＣＲとの間を同時に動くように保護レバー８７４６に結合されたレバー用発信体８７６０の動きに応答するレバーセンサ８７５８を支持する。保護ロックサブアセンブリ８７０８はまた、キーパ取付具８７５０に結合された上部垂直止め８７６２と、それぞれグリップ取付具８７０４に結合された下部垂直止め８７６４および側方止め８７６６とを備える。以下により詳細に説明するように、ロック形態ＡＣＬで、つめ停止部材８７５４は、レバーつめ８７５２と側方止め８７６６との間に係合するように配置され、上部垂直止め８７６２および下部垂直止め８７６４はそれぞれ、それぞれ保持機構８６６４に結合された上部垂直部材８７６８および下部垂直部材８７７０に係合する（図５６Ｃ参照）。
【０２１７】
図５５を引き続き参照すると、第１の操作サブアセンブリ８６９８の保護ロックサブアセンブリ８７０８はまた、グリップ取付具８７０４内で下部垂直止め８７６４に隣接して支持された保護センサ８７７２を備える。保護センサ８７７２は、保持機構８６６４に結合された保護用発信体８７７４（図５６Ｂおよび図５６Ｄ参照）の位置の変化に応答する。保護センサ８７７２およびレバーセンサ８７５８はどちらも、基板コントローラ８７２０と電気通信するように配置されており（図５０参照、電気接続は図示せず）、以下により詳細に説明するように、ロック形態ＡＣＬと解放形態ＡＣＲとの間の軸方向係止具ＡＬの動作を判定するように協働する。さらに、第１の操作サブアセンブリ８６９８の上部取付板８７０２に結合されたインジケータハウジング８７０６はそれぞれ、１対のインジケータモジュール８７７６（例えば、発光ダイオード）を備え、インジケータモジュール８７７６は同様に、基板コントローラ８７２０と電気通信するように配置されており（図５０参照、電気接続は図示せず）、エンドエフェクタ８０４０に関連する様々な対応する構成もしくは動作パラメータまたは他の形で所定の構成もしくは動作パラメータに応答して、色、状態、明るさなどを変化させることによって、視覚フィードバックを使用者に提供するために用いることができる。非限定的な例として、インジケータモジュール８７７６は、軸方向係止具ＡＬが解放形態ＡＣＲにあるときに赤色光を放出することができ、軸方向係止具ＡＬがロック形態ＡＣＬにあるときは緑色光を放出することができる。他の構成も企図される。
【０２１８】
第１の操作サブアセンブリ８６９８および第２の操作サブアセンブリ８７００に動作可能に取り付けられた様々な電気構成要素と、回路基板８７１０上に取り付けられた基板コントローラ８７２０および／または他の構成要素との間の電気通信は、それだけに限定されるものではないが、有線接続、無線通信などを含む複数の異なる方法で容易にすることができることが理解されよう。さらに、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態では、操作具アセンブリ８０８８は、概して駆動体８２５０に対して動くように配置されていないが、いくつかの実施形態では、操作具アセンブリ８０８８のすべてまたは一部分は、動くように、または他の方法で使用者によって選択的に位置決めされるように構成することもできることが理解されよう。非限定的な例として、グリップ８０９０のすべてまたは一部分は、１つまたは複数のセンサ、ボタンなどが回路基板８７１０および／または駆動体８２５０に対してグリップ８０９０と同時に動くように、可動（例えば、回転可能）とすることができる。そのような実施形態では、開示が全体として参照により本明細書に組み込まれている、「Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｓｗｉｔｃｈ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  ａ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の２０１８年５月３１日出願の米国仮特許出願第６２／６７８，８３８号に記載されているように、電気通信を容易にすることができる。他の構成も企図される。
【０２１９】
図４９Ｂを次に参照すると、回転切断ツール８０４４、および固定具８０５０を有する回転駆動ツール８０４８という、エンドエフェクタ８０４０の駆動導管８４６２に「トップローディング」で取り付けられるように構成された２つのタイプのツール８０４２が示されている。ここで、ツール８０４２はそれぞれ、ツール体８４６６上でインターフェース端８４６８と作業端８４７０との間に形成されたベアリング要素８７７８を備える。ベアリング要素８７７８は、遠位出口８４８２に隣接して画定された駆動孔８４７８の一部分を画定するベアリング８２６２を係合するように成形および配置される（図５９Ｂ参照）。この構成により、第２の軸Ａ２の周りを回転するようにツール８０４２の位置合わせを促進することを助ける。各ツール８０４２はまた、ツール体８４６６のインターフェース端８４６８に配置された近位キー体８７８０を備える。図４９Ｂに示す代表的なツール８０４２のそれぞれに対する近位キー体８７８０は互いに異なるが、それぞれ第２の軸Ａ２に実質的に直交する近位キー面８７８２を画定する。円筒形の外側形状を有する近位キー要素８７８４が、ツール体８４６６の作業端８４７０から離れる方向に、近位キー面８７８２から延びる。以下により詳細に説明するように、近位キー面８７８２および近位キー要素８７８４は、保持機構８６６４と協働して、軸方向係止具ＡＬの動作を容易にする。
【０２２０】
第８の実施形態では、図示のタイプのツール８０４２はそれぞれ、近位キー要素８７８４とベアリング要素８７７８との間に介在する異なる構成の導管回転保持器８４６４を有する。より具体的には、回転切断ツール８０４４は、第１の切欠要素８７８８と、第１のシート面８７９２を画定する第１のシートフランジ８７９０とを有する第１のシート要素８７８６を備え、回転駆動ツール８０４８は、第２の切欠要素８７９６と、第２のシート面８８００を画定する第２のシートフランジ８７９８とを有する第２のシート要素８７９４を備える。第１のシート要素８７８６は、駆動導管８４６２内に配置されるように成形および配置され、第１の切欠要素８７８８は、第１の切欠８６８８内に配置され、第１のシート面８７９２は、駆動導管８４６２の近位導管端８６８４に当接して、第１の回転係止具ＲＬ１を画定する（図５８Ａ〜図５８Ｄ参照）。第２のシート要素８７９４は、キャリアシャフト８４２２内に配置されるように成形および配置され、第２の切欠要素８７９６は、第２の切欠８６９６内に配置され、第２のシート面８８００は、キャリアシャフト８４２２の近位キャリア端８６９４に当接して、第２の回転係止具ＲＬ２を画定する（図６３Ａ〜図６３Ｅ参照、詳細には図示せず）。
【０２２１】
図５６Ａ〜図５７を次に参照すると、上述したように、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態では、保持機構８６６４は、軸方向係止具ＡＬを画定し、保護カバー８３５０を備える。ここで、保護カバー８３５０は同様に、駆動導管８４６２に対するツール８０４２の「トップローディング」の挿入および取り外しを容易にするように、第１の保護位置Ｕ１（図５６Ａ〜図５６Ｄ参照）から第２の保護位置Ｕ２（図５７参照）へ可動である。さらに、軸方向係止具ＡＬは、ロック形態ＡＣＬ（図５６Ａ〜図５６Ｂ参照）と解放形態ＡＣＲ（図５６Ｃ〜図５６Ｄ参照）との間で、保護ロックサブアセンブリ８７０８に対して係合および係合解除するように動かすことができる。ここでエンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態では、軸方向係止具ＡＬをロック形態ＡＣＬへ動かす前に、保護カバー８３５０を第１の保護位置Ｕ１に配置する必要があり、これにより同時に、保持機構８６６４を介して固定されたツール８０４２と駆動導管８４６２との間の相対運動を制限し、保護ロックサブアセンブリ８７０８を介して保護カバー８３５０と駆動体８２５０との間の相対運動も制限する。この目的で、図５６Ｂおよび図５７に最もよく示すように、保護カバー８３５０の保護体８３５２は、ノブガイドスロット８８０２を備えており、保護ノブ８８０６に結合されたノブ保持器８８０４が、ノブガイドスロット８８０２に沿って移動する。ノブ保持器８８０４は、ベアリング８２６２を支持しており、以下により詳細に説明するように、軸方向係止具ＡＬの動作を容易にするために、保護ノブ８８０６が回転すると、ノブガイドスロット８８０２に沿って進む。
【０２２２】
１つまたは複数のファスナ（例えば、リング、サークリップなど）およびノブキーパ８８０８を介して、保護ノブ８８０６が保護体８３５２から取り外されることが防止され、ノブキーパ８８０８は、保護ノブ８８０６に係合して保護ノブ８８０６を保護体８３５２から離れる方へ動かすように配置された保護ノブ付勢要素８８１０を支持する。この構成により、保護ノブ８８０６に係合して軸方向係止具ＡＬをロック形態ＡＣＬ（図５６Ａ〜図５６Ｂおよび図５８Ｄ参照）から解放形態ＡＣＲ（図５６Ｃ参照〜図５６Ｄおよび図５８Ｃ）へ動かしたとき、触覚フィードバックが使用者に提供され、またその結果、使用者が保護ノブ８８０６を回転させ、ノブ保持器８８０４がノブガイドスロット８８０２に沿って移動するにつれて解放形態ＡＣＲからロック形態ＡＣＬへ動かしたとき、保護ノブ付勢要素８８１０が圧縮される。
【０２２３】
図５６Ａ〜図５８Ｄを次に参照すると、保持機構８６６４はまた、保護ノブ８８０６に動作可能に取り付けられたキーハブ８８１２およびキーカラー８８１４を備える。ベアリング８２６２が、保護ノブ８８０６に対して回転するようにキーハブ８８１２を回転可能に支持し、軸方向係止具ＡＬが解放形態ＡＣＲとロック形態ＡＣＬとの間を動くとき、キースラストベアリング８８１６が、キーハブ８８１２と保護ノブ８８０６との間の結合を防止することを助ける。キーカラー８８１４は、キーカラースロット８８１８を備えており、キーカラースロット８８１８内で、キーハブ８８１２に結合されたキーピン８８２０が動くように配置される。この構成により、キーハブ８８１２に対するキーカラー８８１４の動きの制限を容易にしながら、キーカラー８８１４が保持される。キーハブ８８１２とキーカラー８８１４との間に介在するキーカラー付勢要素８８２２が、キーカラー８８１４を概してキーハブ８８１２から離れる方へ動かす。ツール８０４２のうちの一方が、駆動導管８４６２を通って挿入され、保護カバー８３５０が、図５８Ｃに示す第１の保護位置Ｕ１へ動かされたとき、キーハブ８８１２およびキーカラー８８１４はどちらも、ツール８０４２の近位キー要素８７８４から隔置されている。ここで、キーカラー８８１４は、キーハブ８８１２より近位キー要素８７８４の近くに配置されており、その後、軸方向係止具ＡＬがロック形態ＡＣＬの方へ動くと、保護ノブ８８０６が回転することで、キーカラー８８１４がツール体８４６６の近位キー面８７８２に当接し、ロック形態ＡＣＬで、キーカラー付勢要素８８２２が圧縮される。図５８Ｄに示すように、キーハブ８８１２は、ロック形態ＡＣＬにあるとき、ツール８０４２の近位キー要素８７８４を受け取るように成形され、キーハブ８８１２およびキーカラー８８１４の両方の部分が、近位キー面８７８２に当接するように配置される。この構成により、近位キー要素８７８４をキーハブ８８１２内へ案内することを助け、キーハブ８８１２は、第２の軸Ａ２の周りのツール８０４２の位置合わせを容易にすることを助ける。
【０２２４】
キーカラー８８１４およびキーハブ８８１２はそれぞれ、保護カバー８３５０が第１の保護位置Ｕ１にあるとき、近位入口８４８０に隣接して駆動孔８４７８と連係するように配置された略円筒形の内側形状を有する。さらに、保護カバー８３５０は、キーカラー８８１４およびキーハブ８８１２の内側形状と連係するように配置された略円筒形のノブ開口８８２４を備える。この構成により、ノブ開口８８２４を通って手動インターフェース８０９４にアクセスする能力が使用者に提供され、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態では、ノブ開口８８２４は、図６０〜図６２Ｂに関連して以下により詳細に説明するように、回転駆動ツール８０４８の一部として実現される。
【０２２５】
図５６Ｃに最もよく示すように、下部垂直部材８７７０は、保護体８３５２に結合されており、保護カバー８３５０が第１の保護位置Ｕ１にあるときは、グリップ取付具８７０４に結合された下部垂直止め８７６４に当接する。上部垂直部材８７６８、つめ停止部材８７５４、および保護用発信体８７７４（図５６Ｄ参照）はそれぞれ、保護体８３５２に対して同時に動くように保護ノブ８８０６に結合される。保護ノブ８８０６が回転し、軸方向係止具ＡＬを図５６Ｃ〜図５６Ｄに示す解放形態ＡＣＲから図５６Ａ〜図５６Ｂに示すロック形態ＡＣＬへ動かしたとき、つめ停止部材８７５４はまず、保護レバー８７４６のレバーつめ８７５２に接触し、それにより保護レバー８７４６を旋回させ、その後、保護ノブ８８０６の回転が継続して、つめ停止部材８７５４を側方止め８７６６に当接させる。ここで、図５６Ａ〜図５６Ｂに示すロック形態ＡＣＬにおいて、レバー付勢要素８７５６は、保護レバー８７４６をつめ停止部材８７５４に押し付け、つめ停止部材８７５４はまた、側方止め８７６６に当接するように配置される。ここでも、上部垂直部材８７６８は、上部垂直止め８７６２に当接する。したがって、ロック形態ＡＣＬにおいて、使用者が保護レバー８７４６に係合してつめ停止部材８７５４を解放するまで、保護体８３５２およびグリップ取付具８７０４に対する保護ノブ８８０６の動きが抑制される。上述したように、グリップ取付具８７０４に結合された保護センサ８７７２は、保護ノブ８８０６に結合された保護用発信体８７７４の動きに応答し、したがって、基板コントローラ８７２０は、ロック形態ＡＣＬと解放形態ＡＣＲとの間の軸方向係止具ＡＬの動きを判定することができる。同様に、グリップ取付具８７０４に結合されたレバーセンサ８７５８は、保護レバー８７４６に結合されたレバー用発信体８７６０の動きに応答し、したがって、基板コントローラ８７２０は、保護レバー８７４６の動きを判定することができる。
【０２２６】
図６０〜図６２Ｂを次に参照すると、上述したように、図示の回転駆動ツール８０４８は、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態に「トップローディング」式に解放可能に取り付けられるように適合され、エンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態は、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関連して上述した回転駆動ツール４８と比較したとき、異なる構成のロックサブアセンブリ８８１０を使用して、固定具８０５０に解放可能に取り付けられるように構成される。ここで第８の実施形態では、図６０に最もよく示すように、支持管８１０６は概して、ツール体８４６６を画定し、作業端８４７０に隣接する雄ねじ８１２０と、インターフェース端８４６８に隣接する輪郭体８１０８との間に延び、ベアリング要素８７７８は、雄ねじ８１２０と輪郭体８１０８との間に配置される。ドライブシャフト８１０４は、支持管８１０６内に回転可能に支持されるように同様に配置されており、作業端８４７０に隣接する駆動キー８１２４と、インターフェース端８４６８に隣接する六角部分８８２６との間に延びる。六角部分８８２６内に形成されたロック要素戻り止め８８２８が、以下により詳細に説明する特定の条件下でドライブシャフト８１０４および支持管８１０６が同時に回転することを容易にするために、ドライブシャフトロック要素８８３０を受け取るように成形される。
【０２２７】
第２のシート要素８７９４は、支持管８１０６とは別個の構成要素として形成され、輪郭体８１０８に隣接して配置される。ここで、同時に並進し、第２の軸Ａ２の周りを回転するように、１対のファスナが第２のシート要素８７９４をキャリッジ８８３２に固定する。キャリッジ８８３２は概して、概して第２のシート要素８７９４に固定されるキャリッジリング８８３４と、キャリッジブリッジ８８３６と、キャリッジリング８８３４とキャリッジブリッジ８８３６との間に延びてキャリッジリング８８３４およびキャリッジブリッジ８８３６に一体化される１対のキャリッジアーム８８３８とを備える。キャリッジブリッジ８８３６は、第１のキャリッジ面８８４０と、反対の第２のキャリッジ面８８４２とを画定する。ここで、近位キー体８７８０および近位キー要素８７８４は、近位キー面８７８２が第１のキャリッジ面８８４０から隔置され、かつ第１のキャリッジ面８８４０に実質的に平行になるように、第１のキャリッジ面８８４０から延びる。キャリッジパイロット８８４４が、第２のキャリッジ面８８４２からキャリッジリング８８３４の方へ延びており、ドライブシャフトロック要素８８３０を支持するように成形された１対のロック要素ポケット８８４６を備える。キャリッジパイロット８８４４はまた、キャリッジパイロット８８４４を通って（近位キー要素８７８４から）延びる六角孔８８４８を備え、六角孔８８４８は、ドライブシャフト８１０４の六角部分８８２６を受け取るように成形される。ここでも第８の実施形態では、六角孔８８４８はまた、手動インターフェース８０９４として働き、ノブ開口８８２４を通って第２の軸Ａ２に沿ってアクセス可能である（図５８Ｄ参照）。この実施形態では図示しないが、手動インターフェース８０９４は、キャリッジ８８３２を第２の軸Ａ２の周りで回転させるように、相応の形状のハンドルアセンブリを介して係合することができることが理解されよう。
【０２２８】
図６０〜図６２Ｂを引き続き参照すると、回転駆動ツール８０４８のロックサブアセンブリ８８１０はまた、ロック体８１１４を備え、ロック体８１１４は、輪郭体８１０８とキャリッジ８８３２との間に配置されており、ロックサブアセンブリ８８１０が動力伝達ロック形態ＤＬ（図６１Ａおよび図６２Ａ参照）で動作するとき、輪郭体８１０８とのスプライン係合８１１２を介して支持管８１０６と同時に回転することができる。しかし、支持管８１０６は、ロックサブアセンブリ８８１０が動力伝達ロック解除構成ＤＵで動作するとき、ドライブシャフト８１０４に依存することなく回転することができ、動力伝達ロック解除構成ＤＵでは、輪郭体８１０８とロック体８１１４との間のスプライン係合８１１２が中止される（図６１Ｂおよび図６２Ｂ参照）。ここで、ロック体８１１４上に形成されたロックシート８８５２によって支持されたロック体付勢要素８８５０が、輪郭体８１０８内に配置され、ロックサブアセンブリ８８１０を動力伝達ロック解除構成ＤＵの方へ動かす。
【０２２９】
ロック体８１１４はまた、スプライン係合８１１２（図６１Ａ〜図６２Ｂ参照）に軸方向に隣接してロックシート８８５２内に配置された逃しポケット８８５４と、キャリッジ８８３２のキャリッジブリッジ８８３６を受け取るように成形されたブリッジ切欠８８５６とを備え、したがって、動力伝達ロック形態ＤＬおよび動力伝達ロック解除構成ＤＵの両方で、キャリッジ８８３２とロック体８１１４との間の相対回転が抑制される。逃しポケット８８５４は、ロック体８１１４内に形成されており、ロックサブアセンブリ８８１０が動力伝達ロック形態ＤＬ（図６２Ａ参照）にあるときにドライブシャフトロック要素８８３０を収容するように配置される。この構成により、ツール８０４２を駆動導管８４６２内へ装着する前に固定具８０５０の取付けを容易にすることなどのために、ドライブシャフト８１０４を第２の軸Ａ２に沿ってキャリッジ８８３２に対して前進させることが可能になる。逆に、動力伝達ロック解除構成ＤＵ（図６２Ｂ参照）にあるとき、ドライブシャフトロック要素８８３０は、キャリッジ８８３２に対するドライブシャフト８１０４の軸方向の動きを抑制するように、逃しポケット８８５４から隔置され、概してロックシート８８５２内に配置される。またこの構成により、支持管８１０６の雄ねじ８１２０を固定具８０５０の雌ねじ８１２２から係合解除することによって、固定具８０５０の取り外しを容易にすることなどのために、支持管８１０６をドライブシャフト８１０４に対して回転させることが可能になる。
【０２３０】
動力伝達ロック形態ＤＬまたは動力伝達ロック解除構成ＤＵでロックサブアセンブリ８１１０を選択的に維持するために、ロックサブアセンブリ８８１０はまた、ロック体８１１４の階段状領域８８６０内に位置するキャリッジロックレバー８８５８を備える。キャリッジロックレバー８８５８は、ピン８１１９を介してロック体８１１４に対して旋回するように支持され、ばね８１１８を介して付勢され、第１のレバー面８８６２と、反対の第２のレバー面８８６４とを画定する。ここで、第１のレバー面８８６２は、動力伝達ロック解除構成ＤＵ（図６１Ｂ参照）で第１のキャリッジ面８８４０に当接し、第２のレバー面８８６４は、動力伝達ロック形態ＤＬ（図６１Ａ参照、詳細には図示せず）で第２のキャリッジ面８８４２に当接する。ここで、使用者は、キャリッジロックレバー８８５８に係合し、ピン８１１９の周りをロック体８１１４の階段状領域８８６０内へ旋回させることができ、第１のレバー面８８６２と第１のキャリッジ面８８４０との間、または第２のレバー面８８６４と第２のキャリッジ面８８４２との間が当接していない状態で、ロック体８１１４が第２の軸Ａ２に沿ってキャリッジ８８３２に対して動くことを可能にすることができる。
【０２３１】
図６３Ａ〜図６３Ｆを次に参照すると、回転駆動ツール８０４８を利用してエンドエフェクタ８０４０の第８の実施形態によって固定具８０５０を手術部位ＳＴで固定する特定の例示的な工程が順次示されている。図６３Ａから始まり、手術部位ＳＴが概略的に示されており、パイロット孔８０４６が軌道Ｔに沿ってすでに形成されている。固定具８０５０に固定され、エンドエフェクタ８０４０から隔置された回転駆動ツール８０４８が示されている。ここで、保持機構８６６４の保護カバー８３５０は、駆動アセンブリ８０８２の駆動孔８４７８の近位入口８４８０を露出させるように、第２の保護位置Ｕ２に位置決めされる。
【０２３２】
図６３Ｂで、使用者は、ツール８０４２の作業端８４７０（ここでは、固定具８０５０の遠位先端８０５０Ｄによって画定される）を駆動孔８４７８の近位入口８４８０内へ挿入することによって、ツール８０４２を駆動導管８４６２内へ「トップローディング」式に装着し、駆動導管８４６２を通って第２の軸Ａ２に沿って、駆動孔８４７８の遠位出口８４８２から手術部位ＳＴの方へ前進させている。保持機構８６６４によって画定された軸方向係止具ＡＬは、解放形態ＡＣＲのままであるのに対して、保護カバー８３５０は第２の保護位置Ｕ２に配置されており、それによってツール８０４２を駆動導管８４６２から第２の軸Ａ２に沿って、手術部位ＳＴから離れる方向に自由に取り外すことが可能になる。しかし、第２の軸Ａ２に沿って駆動導管８４６２に対して手術部位ＳＴの方へさらに動くことは、ツール体８４６６の第２のシート要素８７９４とキャリアシャフト８４２２の近位キャリア端８６９４との間の係合によって抑制される。ここでも、キャリアシャフト８４２２の第２の切欠８６９６に対する回転駆動ツール８０４８の第２の切欠要素８７９６の係合（図５１および図５７参照）は、第２の回転係止具ＲＬ２を画定し、したがって、回転駆動ツール８０４８およびキャリアシャフト８４２２は、第２の軸Ａ２の周りで同時に回転する。
【０２３３】
図６３Ｃで、保持機構８６６４の保護カバー８３５０は、第１の保護位置Ｕ１へ旋回しており、保護ノブ８８０６は回転して、軸方向係止具ＡＬを解放形態ＡＣＲ（図５８Ｃ参照）からロック形態ＡＣＬ（図５８Ｄ参照）へ動かしている。ここで、駆動アセンブリ８０８２と回転駆動ツール８０４８との間の第２の軸Ａ２に沿った相対運動は制限され、使用者は、回転機器８０８０のアクチュエータ８１６６を使用して、固定具８０５０を軌道Ｔに沿って手術部位ＳＴのパイロット孔８０４６内へ前進させるように、操作具アセンブリ８０８８を介してツール８０４２を駆動することができる。ここでも、使用者はまた、アクチュエータ８１６６を用いることなく、ノブ開口８８２４を通って回転駆動ツール８０４８の六角孔８８４８（図６１Ａ〜図６２Ｂ参照）内へ挿入されるハンドルアセンブリなどによって、手動インターフェース８０９４に力を印加して、ツール８０４２を軌道Ｔに沿って駆動することができる。
【０２３４】
図６３Ｄで、使用者は、軌道Ｔに沿って手術部位ＳＴにおける固定具８０５０の設置を完了する。ここで、保持機構８６６４の保護カバー８３５０は第２の保護位置Ｕ２へ戻っており、軸方向係止具ＡＬは解放形態ＡＣＲにある。さらに、回転駆動ツール８０４８のロックサブアセンブリ８８１０は、動力伝達ロック形態ＤＬで配置される。しかし、図６３Ｅで、ロックサブアセンブリ８８１０は動力伝達ロック解除構成ＤＵへ動いており、したがって、図６３Ｆに示すように、回転駆動ツール８０４８を固定具８０５０から解放し、次にエンドエフェクタ８０４０の駆動導管８４６２から取り出すことができる。
【０２３５】
図６３Ｄを再び参照すると、使用者が軌道Ｔに沿って手術部位ＳＴにおける固定具８０５０の設置を完了した後、固定具８０５０を回転駆動ツール８０８４から解放するために、アクチュエータ８１６６（またはエンドエフェクタ８０５０の別の構成要素）を、両方向（例えば、回転することなく位置を維持するようにアクチュエータ８１６６を駆動することによる）または単方向（例えば、固定具８０５０を設置するために使用される回転方向とは反対の方向の回転を防止するようにアクチュエータ８１６６を駆動することによる）における駆動導管８４６２の回転を制限または他の方法で防止するモードにすることができる。この目的で、アクチュエータ８１６６自体は、様々な方法で駆動することができ、例えばエンドエフェクタ８０４０の駆動体８２５０または別の部分に対する駆動導管８４６２の回転を抑制または他の方法で制限するために、追加の構成要素および／またはロック特徴を用いることもできることが理解されよう。ここで、駆動導管８４６２の回転を抑制することで、第２の回転係止具ＲＬ２を介した第２のシート要素８７９４の回転も抑制される。したがって、ロックサブアセンブリ８８１０が図６３Ｅに示す動力伝達ロック解除構成ＤＵにあるとき、支持管８１０６をドライブシャフト８１０４（したがって、固定具８０５０）に対して回転（および軸方向並進）させて、支持管８１０６の雄ねじ８１２０を固定具８０５０の雌ねじ８１２２（図６０参照）から係合解除し、それによって図６３Ｆに示す固定具８０５０の取り外しを容易にすることができる。
【０２３６】
本明細書に記載する手術用システム３０、エンドエフェクタ、および方法の実施形態は、例えば脊椎固定術などの低侵襲手術処置で手術用ロボット３２が利用される場合を含む多数の医療および／または手術処置に関連して利点をもたらす。具体的には、本明細書に説明および図示したエンドエフェクタの実施形態は、回転機器のアクチュエータからの第１の軸Ａ１の周りの回転を介して、第２の軸Ａ２に沿った異なるタイプのツールの回転を容易にするように構成され、第１の軸Ａ１は、上述したように、第２の軸Ａ２と同じであっても第２の軸Ａ２とは異なってもよいことが理解されよう。さらに、手動インターフェースは、回転機器のアクチュエータによって生成されるトルクおよび／またはハンドルアセンブリへの力の手動印加を介して、ツールを第２の軸Ａ２の周りで回転させる能力を外科医に与えることが理解されよう。さらに、操作具アセンブリを配置することで、外科医は、エンドエフェクタに力を印加して、ツールを軌道Ｔに沿って第２の軸Ａ２に従って前進させながら、同時に入力操作具に係合して回転機器を駆動することが可能になり、さらに第２の操作具アセンブリ位置Ｐ２へ動いた後、または他の方法で手動インターフェースを提示した後、手動インターフェースへの妨げられないアクセスが、外科医に与えられる。
【０２３７】
本明細書に説明および図示した実施形態の態様は、入れ替えたりまたは他の方法で組み合わせたりすることができることが、当業者には理解されよう。
【０２３８】
「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語と同じ意味を有することが、さらに理解されよう。さらに、本明細書では、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、非限定的で説明的に明瞭性および一貫性の目的で、特定の構造的特徴および構成要素を区別するために使用されることが理解されよう。
【０２３９】
上記の説明では、いくつかの構成について論じた。しかし、本明細書に論じた構成は、網羅的であること、または本発明を特定の形態に限定することを意図したものではない。使用した術語は、限定ではなく説明の言葉の性質を有することを意図したものである。上記の教示に照らして、多くの修正形態および変形形態が可能であり、本発明は、具体的に記載した以外の形態でも実施することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
2021511865.tif 000052
【図３０】
2021511865.tif 000053
【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
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【図３７Ｃ】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図３９Ｃ】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２Ａ】
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【図４２Ｂ】
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【図４３Ａ】
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【図４３Ｂ】
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【図４３Ｃ】
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【図４３Ｄ】
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【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４７Ｃ】
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【図４８Ａ】
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【図４８Ｂ】
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【図４９Ａ】
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【図４９Ｂ】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３Ａ】
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【図５３Ｂ】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６Ａ】
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【図５６Ｂ】
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【図５６Ｃ】
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【図５６Ｄ】
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【図５７】
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【図５８Ａ】
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【図５８Ｂ】
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【図５８Ｃ】
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【図５８Ｄ】
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【図５９Ａ】
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【図５９Ｂ】
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【図６０】
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【図６１Ａ】
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【図６１Ｂ】
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【図６２Ａ】
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【図６２Ｂ】
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【図６３Ａ】
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【図６３Ｂ】
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【図６３Ｃ】
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【図６３Ｄ】
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【図６３Ｅ】
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【図６３Ｆ】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月23日(2020.9.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位にてツールを駆動するエンドエフェクタであって、前記ツールが、インターフェース端および作業端を有する、エンドエフェクタにおいて、
前記手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、
前記取付具に結合され、かつ第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータと、
駆動アセンブリと
を備え、
前記駆動アセンブリが、
前記アクチュエータからの前記第１の軸の周りの回転を第２の軸の周りの回転に変換するギアトレインと、
前記第２の軸の周りを回転するように支持された駆動導管と、
前記第２の軸の周りを同時に回転するように前記ツールを解放可能に固定するように前記駆動導管に動作可能に取り付けられた第１の回転係止具と、
前記手術用ロボットによって維持される前記軌道に沿って前記駆動導管と同時に並進するように前記ツールを解放可能に固定する軸方向係止具と
を備え、
前記軸方向係止具が、
前記第２の軸に沿った前記駆動アセンブリと前記ツールとの間の相対運動が可能である解放形態と、
前記第２の軸に沿った前記駆動アセンブリと前記ツールとの間の相対運動が制限されるロック形態と
の間で動作可能になっている、エンドエフェクタ。
【請求項２】
前記駆動アセンブリの前記駆動導管が、前記第２の軸に沿って前記ツールの前記作業端を受け取るように成形された駆動孔を画定する、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３】
前記駆動アセンブリが、近位入口および反対の遠位出口を画定し、そして、前記駆動導管が、前記近位入口と前記遠位出口との間と連係するように介在して、前記軸方向係止具が前記解放形態にあるときに、前記ツールの前記作業端が、前記第２の軸に沿って前記近位入口内へ挿入され、かつ前記駆動孔を通って前記遠位出口から前記手術部位の方へ前進することが可能になる、請求項２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４】
前記駆動導管の前記駆動孔の少なくとも一部分が、前記第１の回転係止具を画定する、請求項２または３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５】
前記駆動アセンブリの前記第１の回転係止具が、前記軸方向係止具が前記ロック形態にあるとき、前記インターフェース端と前記作業端との間の前記ツールの少なくとも一部分に係合するように成形され、これによって、前記ツールの前記インターフェース端が、前記駆動孔の近位に配置され、前記ツールの前記作業端が、前記駆動孔の遠位に配置される、請求項４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６】
前記第１の軸が、前記第２の軸とは異なる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７】
前記第１の軸が、前記第２の軸に実質的に直交する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８】
前記第１の軸が、前記第２の軸に一致する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記アクチュエータと前記駆動導管との間で回転連係するように介在する少なくとも１つの減速ギアセットを備え、これによって、前記アクチュエータの前記第１の軸の周りの回転が、前記第１の回転係止具の前記第２の軸の周りの回転とは異なる速度で生じる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０】
前記駆動アセンブリが、前記第１の回転係止具とは異なる第２の回転係止具をさらに備え、前記第２の回転係止具が、前記第２の軸の周りを同時に回転すべく前記第２のツールを解放可能に固定するように前記駆動導管に動作可能に取り付けられ、前記第２の回転係止具が、前記ギアトレインと回転連係するように配置され、これによって、前記第２の回転係止具の前記第２の軸の周りの回転が、前記第１の回転係止具の前記第２の軸の周りの回転とは異なる速度で生じる、請求項９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１】
前記第２の回転係止具における前記第２の軸の周りの回転が、前記アクチュエータにおける前記第１の軸の周りの回転に対して、１：１の比で生じる、請求項１０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２】
前記駆動アセンブリの前記ギアトレインが、前記アクチュエータと前記駆動導管との間で回転連係するように介在する伝動装置を備え、
前記伝動装置が、第１のギアセット、第２のギアセット、および変換カラーを備え、
前記変換カラーが、
前記変換カラーが前記第１のギアセットに係合して、第１の駆動比で前記アクチュエータと前記駆動導管との間で回転を変換する第１のカラー位置と、
前記変換カラーが前記第２のギアセットに係合して、前記第１の駆動比とは異なる第２の駆動比で前記アクチュエータと前記駆動導管との間で回転を変換する第２のカラー位置と
の間を動くように配置される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３】
前記伝動装置が、前記第１のカラー位置と前記第２のカラー位置との間を同時に動くように、前記変換カラーに動作可能に取り付けられた伝動リンク機構をさらに備え、
前記伝動リンク機構が、前記軸方向係止具が前記ロック形態にあるときに、前記ツールの少なくとも一部分に係合して、前記変換カラーを前記第２のカラー位置へ動かすように配置された切換器を画定し、
前記伝動装置が、前記軸方向係止具が前記ロック形態から前記解放形態へ動いたときに、前記変換カラーを前記第１のカラー位置の方へ動かすように配置されたリンク機構付勢要素をさらに備える、請求項１２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４】
前記軸方向係止具が、スライダ要素を備え、
前記スライダ要素が、
前記解放形態に関連する第１のスライダ要素位置と、
前記ロック形態に関連する第２のスライダ要素位置と
の間で前記第２の軸に対して動くように配置され、
前記スライダ要素が、前記第１のスライダ要素位置より前記第２のスライダ要素位置で前記第２の軸の近くに配置される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１５】
前記軸方向係止具が、コレット機構を備え、
前記コレット機構が、
前記第２の軸に沿って前記ツールを受け取るように配置されたコレットと、
前記コレットに結合されたコレットテンショナと
を備え、
前記コレットテンショナが、
前記ツールと前記コレットとの間の相対運動が可能である前記解放形態に関連する第１のテンショナ位置と、
前記ツールと前記コレットとの間の相対運動が制限される前記ロック形態に関連する第２のテンショナ位置と
の間を動くように配置され、
前記コレットテンショナが前記第１のテンショナ位置から前記第２のテンショナ位置へ動くことで、前記コレットの少なくとも一部分が前記第２の軸の方へ径方向内方に動く、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１６】
前記取付具に動作可能に取り付けられた光源をさらに備え、
前記光源が、前記手術部位の方へ光を放出するように構成され、
前記光源が、前記第２の軸と実質的に位置合わせされた光路に沿って光を放出するようにさらに構成される、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１７】
手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位に対してツールを案内するエンドエフェクタであって、前記ツールが、第１のツールと、前記第１のツールとは異なる第２のツールとを含む、エンドエフェクタにおいて、
前記手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、
前記取付具に結合され、第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータを備える回転機器と、
前記回転機器からの前記第１の軸の周りの回転を第２の軸の周りの回転に変換するギアトレイン、前記ギアトレインと回転連係して、第１の駆動比で前記第２の軸の周りを同時に回転するように前記第１のツールを解放可能に固定するように配置された第１の回転係止具、前記ギアトレインと連係して、前記第１の駆動比とは異なる第２の駆動比で前記第２の軸の周りを同時に回転するように前記第２のツールを解放可能に固定するように配置された第２の回転係止具、ならびに前記手術用ロボットによって維持される前記軌道に沿って前記駆動アセンブリと同時に並進するように前記第１のツールおよび前記第２のツールのうちの一方を解放可能に固定する軸方向係止具を備える駆動アセンブリと
を備え、
前記軸方向係止具が、
前記第２の軸に沿った前記駆動アセンブリと前記固定ツールとの間の相対運動が可能である解放形態と、
前記第２の軸に沿った前記駆動アセンブリと前記固定ツールとの間の相対運動が制限されるロック形態と
の間で動作可能である、エンドエフェクタ。
【請求項１８】
手術用ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でツールを駆動するエンドエフェクタであって、前記ツールが、第１のツールと、前記第１のツールとは異なる第２のツールとを含む、前記エンドエフェクタにおいて、
前記手術用ロボットに取り付けられるように適合された取付具と、
前記取付具に結合され、第１の軸の周りに回転トルクを生成するように構成されたアクチュエータを備える回転機器と、
前記回転機器からの回転を前記第１の軸とは異なる第２の軸の周りの回転に変換するギアトレイン、前記第２の軸の周りを回転するように前記第１のツールおよび前記第２のツールのうちの一方を解放可能に固定するように構成されたコネクタ、ならびに前記回転機器と前記コネクタとの間で回転連係するように介在する伝動装置を備える駆動アセンブリと
を備え、
前記伝動装置が、第１のギアセット、第２のギアセット、および変換カラーを備え、
前記変換カラーが、
前記変換カラーが前記第１のギアセットに係合して、第１の駆動比で前記回転機器と前記コネクタとの間で回転を変換する第１のカラー位置と、
前記変換カラーが前記第２のギアセットに係合して、前記第１の駆動比とは異なる第２の駆動比で前記回転機器と前記コネクタとの間で回転を変換する第２のカラー位置と
の間を動くように配置される、エンドエフェクタ。
【請求項１９】
前記伝動装置が、前記第１のカラー位置と前記第２のカラー位置との間を同時に動くように、前記変換カラーに動作可能に取り付けられた伝動リンク機構をさらに備え、
前記伝動リンク機構が、前記第２のツールが前記駆動アセンブリの前記コネクタに固定されたとき、前記第２のツールの少なくとも一部分に係合して、前記変換カラーを前記第２のカラー位置へ動かすように配置された切換器を画定し、
前記伝動装置が、前記変換カラーを前記第１のカラー位置の方へ動かすように配置されたリンク機構付勢要素をさらに備え、
前記切換器が、前記第１のツールが前記駆動アセンブリの前記コネクタに固定されたとき、前記変換カラーを前記第１のカラー位置へ動かすように配置される、請求項１８に記載のエンドエフェクタ。
【国際調査報告】
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