(57)【要約】ロボットアーム（２００）によって制御可能な操縦器具（１００）であって、近位端（２０）および遠位端（４０）を有し、円筒状のシャフト（１３０）、円筒状の近位部（１２０）および円筒状の遠位部（１４０）と、ロボットアーム（２００）に取り外し可能な装着品として構成された、屈曲可能な近位部（１２０）に一定の回転関係で取り付けられたコネクタ（１１０）と、屈曲可能な遠位部（１４０）に一定の回転関係で取り付けられた終端エフェクタ（１５０）と、を備え、前記操縦器具（１００）は、屈曲可能な近位部（１２０）に応答して屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲し、屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲した位置にあるときにコネクタ（１１０）の相補的な回転によって終端エフェクタ（１５０）が回転可能であり、シャフト（１３０）がシャフト（１３０）上の旋回可能支点域（１３４）まわりに旋回可能でコネクタ（１１０）の相補的な動作に応答して方向を変えるように構成され、それによって、シャフト（１３０）方向の制御、屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および終端エフェクタ（１５０）の回転がコネクタ（１１０）のロボット動作により提供される操縦器具（１００）。
2021511087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアーム（２００）によって制御可能な操縦器具（１００）であって、近位端（２０）および遠位端（４０）を有し、
− 円筒状のシャフト（１３０）、円筒状の近位部（１２０）および円筒状の遠位部（１４０）と、
− ロボットアーム（２００）に取り外し可能な装着品として構成された、屈曲可能な近位部（１２０）に一定の回転関係で取り付けられたコネクタ（１１０）と、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）に一定の回転関係で取り付けられた終端エフェクタ（１５０）と、を備え、
− 屈曲可能な近位部（１２０）に応答して屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲し、屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲した位置にあるときにコネクタ（１１０）の相補的な回転によって終端エフェクタ（１５０）が回転可能であり、
− シャフト（１３０）がシャフト（１３０）上の支点域（１３４）まわりに旋回可能であってコネクタ（１１０）の相補的な動作に応答して方向を変えるように構成され、
それによって、シャフト（１３０）方向の制御、屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および終端エフェクタ（１５０）の回転がコネクタ（１１０）のロボット動作により提供される操縦器具（１００）。
【請求項２】
操縦器具（１００）は、コネクタ（１１０）の相補的な回転によってシャフト（１３０）が一定の回転位置にある間、終端エフェクタ（１５０）の方向が変更可能であるようにさらに構成されている請求項１に記載の操縦器具。
【請求項３】
コネクタ（１１０）は、ロボットアーム（２００）の相補的な取り付け具に取り外し可能に取り付ける剛性部材を備える請求項１または２に記載の操縦器具（１００）。
【請求項４】
屈曲可能な近位部（１２０）および屈曲可能な遠位部（１４０）は曲線に沿って屈曲し、シャフトは剛体であり（１３０）、
− シャフト（１３０）が剛体である請求項１〜３の何れかに記載の操縦器具。
【請求項５】
遠位部（４０）から近位部（２０）方向に徐々に大きさを増す連続した平面部を含む運動増幅領域をさらに備え、前記運動増幅領域は、少なくとも部分的に、屈曲可能な近位部（１２０）内に配置されてもよく、屈曲可能な近位部（１２０）の屈曲に応答して屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲が動作増幅されるように構成されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の操縦器具。
【請求項６】
ロボットアーム（２００）は、基端部（２３２）、エフェクタ端（２６２）、およびジョイント（２２０ａ-ｉ）によって接続された複数の介在リンク（２３０ａ-ｈ）を備え、リンクおよびジョイントの配置が、エフェクタ端（２６０）に少なくとも６自由度の動作を提供し、エフェクタ端（２６２）がコネクタ（１１０）に取り外し可能に取り付けるための取り付け具（２６０）に取り付けられている、請求項１から５のいずれかに記載の操縦器具（１００）。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の操縦器具（１００）と、請求項６に記載のロボットアーム（２００）とからなるシステム。
【請求項８】
ロボットアーム（２００）のエフェクタ端（２６２）終端から２つのジョイント（ＦＩＧ．１３−Ｒ７，Ｒ８）または３つのジョイント（ＦＩＧ．１０−Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７；ＦＩＧ．１１  Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９；ＦＩＧ．１２  Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９）は、それらの回転軸が交差し、屈曲可能な近位部（１２０）の動作域（１２２）を通過するように配置されるか、または動作域（１２２）の幾何学的中心を通過するように配置され、ここで屈曲可能な近位部（１２０）の動作域（１２２）はシャフトの中心軸（Ａ−Ａ’）と一致し、異なるコネクタ（１１０）方向でコネクタ（１１０）の中心軸（１５２）が交差する区域である請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
ロボットアーム（２００）は、第１の端部でロボットアーム（２００）のリンク（２３０ｆ）の１つに取り付け可能であり、第２の端部で、
− トロカール（２６４）またはトロカール（２６４）用のクランプおよび／または
− 操縦器具（１００）のシャフト（１３０）またはトロカールを支持するように構成された器具ガイド（２６６）
に取り付け可能な、調節可能なまたは調節不可能な支持アーム（２３０ｆ'，２５２）を備え、
支持アーム（２３０ｆ'，２５２）は、トロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）をリンクに対して調整不可能なまたは調整可能な関係に維持し、リンクの方向がトロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）の方向を制御する請求項７または８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ロボットアーム（２００）は、既存のロボットアームのエフェクタ端に取り付けるために構成された取り外し可能なアダプタ（２５０）を備え、前記アダプタは、前記ロボットアームの２つまたは３つ以上の終端のジョイントおよび関連するリンクと、前記操縦器具（１００）に取り付けるための新たなエフェクタ端（２６２）とを付加し、
アダプタ（２５０）は、近位端でアダプタ（２５０）の第１のリンクに取り付け可能で、遠位端で、
− トロカール（２６４）またはトロカール（２６４）用のクランプおよび／または
− 操縦器具（１００）のシャフト（１３０）またはトロカール（２６４）を支持するように構成された器具ガイド（２６６）
に取り付け可能な調節可能なまたは調節不可能な支持アーム（２３０ｆ'、２５２）を備え得るものであり、
支持アーム（２３０ｆ'，２５２）は、アダプタ（２５０）のリンクに対して調整不可能または調整可能な関係にトロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）を維持し、リンクの方向がトロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）の方向を制御する請求項７〜９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
− 支点域（１３４）の周りのシャフト（１３０）の回転、
− 軸まわり（Ａ-Ａ'）のシャフト（１３０）の回転、
− 軸方向（Ａ-Ａ'）のシャフト（１３０）の変位、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および
− 屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲した位置にあるときの終端エフェクタ（１５０）の回転、
を含む操縦器具（１００）の動作をもたらす制御信号を、ロボットアーム（２００）に出力するように構成された制御ユニット（３００）をさらに備える請求項７〜１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
制御ユニット（３００）は、シャフト（１３０）の軸方向位置の変化に応答して支点域（１３４）の位置を決定するように構成され、ロボットアーム（２００）への出力制御信号が、支点域（１３４）の新しい位置の根拠となり、支点域（１３４）の新しい位置の周りで操縦器具の方向移動をもたらすように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
手動入力ユニット（４００）をさらに備え、制御ユニット（３００）はさらに、
− 前記手動入力ユニット（４００）からセンサ信号を受領し、
− 手動入力ユニット（４００）からの信号に応答して、ロボットアーム（２００）の動作を制御する制御信号を出力するように構成されている、請求項１１または１２に記載のシステム。
【請求項１４】
制御ユニット（３００）はさらに、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された手動の動作を器具（２００）の対応する動作に変換し、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された手動の動作と比較して、操縦器具（２００）の対応する動作を拡大あるいは縮小可能であり、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された対応する手動の動作と比較して、操縦器具（２００）の屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲を拡大可能であり、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された手動の動作と比較して、器具の対応する動作を減衰させることができる
ように構成されている、請求項１３のシステム。
【請求項１５】
制御ユニット（３００）は、シャフトの中心軸（Ａ-Ａ'）と一致する区域であってコネクタ（１１０）の中心軸（１１２）が異なるコネクタ（１１０）方向に交差する動作域（１２２）の周りで動作するジョイントとして屈曲可能な近位部（１２０）を扱う操縦器具（１００）のモデルを使用して、ロボットアーム（２００）を動作させる制御信号を生成し、任意に、シャフトの中心軸（Ａ-Ａ'）と一致する区域であって端部エフェクタ（１５０）の中心軸（１５２）が異なる端部エフェクタ（１５０）方向に交差する動作域（１４２）の周りで動作するジョイントとして屈曲可能な遠位部（１４０）を扱い得る請求項１１から１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
請求項７から１５のいずれかに記載のシステムにおけるロボットアーム（２００）を制御して、取り付けられた操縦器具（１００）を動作させる方法であって、
− 支点域（１３４）周りのシャフト（１３０）の回転、
− 軸まわり（Ａ-Ａ'）のシャフト（１３０）の回転、
− 軸方向（Ａ-Ａ'）のシャフト（１３０）の変位、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および
− 屈曲可能な遠位部分（１４０）が屈曲した位置にあるときの終端エフェクタ（１５０）の回転を含む操縦器具（１００）の動作をもたらす方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用、工学用および医療用、より詳細には低侵襲手術のためのロボット制御可能な操縦可能器具の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクセスが制約された狭小な空間での遠隔操作を可能にするロボットシステムへの需要が高まっている。最も一般的な用途は、低侵襲手術の分野であるが、ロボットシステムはまた、例えば、製造設備、建築構造物内、海中環境、宇宙空間など、分解が非現実的または不経済な機械の内部を見て修理する機械工学分野への応用を見出している。操縦可能器具は、小さな開口部を介して、操縦可能なチップまたは終端エフェクタを導入でき、前記終端エフェクタは、切断、穿孔、接合、清掃、退避、観察（カメラ）を含んだ、前記終端エフェクタに応じた動作を実行するために使用される。既存のロボット制御された操縦可能器具の分野における問題点は、複雑さ、費用、損耗、清掃、滅菌、動作の再現性、チップの安定性、および動作の範囲を含む。
【０００３】
ダ・ヴィンチ外科システム（米国カリフォルニア州インテュイティヴ・サージカル社）は、現時点において抜きん出たロボット外科システムであって、複数のロボットアームを有し、各ロボットアームは操縦可能器具である使い捨ての腹腔鏡器具に装着可能である。このシステムの典型的な使い捨て腹腔鏡器具は、図１Ａ〜１Ｅに示されている。従来技術による腹腔鏡器具は、近位端および遠位端を有するシャフトと、システムのロボットアームのうちの１つに繰り返し取り付け可能な近位端ハウジングとを備える。近位端ハウジングは、４つの回転ダイヤル（ａ，ｂ，ｃ１，ｃ２）と一緒に配置され、各回転ダイヤルは終端エフェクタ（グリッパー）の回転、シャフトの回転動作、およびグリッパーアームを作動させるための個々のグリッパーアームの回転を制御する。使い捨て腹腔鏡器具内のワイヤーと滑車のシステムは、ダイヤルから終端エフェクタ（グリッパー）へ力を伝達する。メカニズムの複雑さは、先行技術を示す図１Ｄおよび１Ｅから自明であって、近位端ハウジングおよびエフェクタ端は、ワイヤーによる張力を受けて保持された多数のコンポーネントを含んでおり、回転可能なシャフトを介して回転力を回転ジョイントの向こうの遠位の手首および終端エフェクタに伝達する。遠位の終端エフェクタもまた複雑な配置を含んでいる。既知の欠点は、高い耐性と信頼性を有しかつ使用中の力と化学的、温度的に過酷な洗浄プロトコルに耐えうる多数の構成部品による、またその組み立て時間による、装置の高いコストである。よって、ロボット用途のためのより安価な器具を提供することが目的である。
【０００４】
米国特許公開公報２０１１／０２９５２４２に開示された操縦可能器具は、近位のジョイスティック（ボールおよびソケット）アセンブリによって手動で作動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この分野の腹腔鏡器具は複雑で高価であるため、それを再利用することは運用上、費用対効果が高い（すなわち必然である）。使い捨ての腹腔鏡器具は、多数の可動部品および張力のかかった回転ジョイントを含み、それぞれが損耗および破損の対象となる。器具の動きは再現可能でなければならず、戻る動作は器具を同じ場所に、同じ方向に移動させなければならない。近位端ハウジング（例えば図１Ｄおよび１Ｅ）および遠位端の手首／終端エフェクタ（例えば図１Ｂ）内の機械的ジョイントは、それぞれ誤差の原因となり、位置精度と再現性を低下させる機械的な遊びやバックラッシュの原因となる。そのような再利用性は、一定の回数に制限される。また、再使用回数を制限するためには、使用回数カウンタを実装する必要がある。
【０００６】
再利用性には、洗浄および滅菌の問題がある。近位端のハウジングの内部を含めて、装置を徹底的に洗浄、滅菌、乾燥できるようにする手段が提供されなければならない。洗浄は、多くの手間ひまを要する標準的な装置、即ち、洗浄液が近位端のハウジングにポンプで注入されてさらに徹底的に洗い流されるものと比較して、追加的な方策を要する。洗浄液は腐食性があり、部品の寿命を縮める。制約された内部へのアクセスが、洗浄および乾燥のプロセスを妨げ、洗浄液の残渣が残るリスクがある。
【０００７】
ある行為では、シャフトまたは終端エフェクタの連続的な回転が望ましい。例えば、器具が遠隔穿孔、研磨作業、糸の締め付け、コードの巻き取りなどに使用される場合には、シャフトまたは終端エフェクタの連続的な回転が望ましい。従来技術におけるプーリーおよびワイヤーシステムでは、シャフトの回転数は現在１．５回転に制限されている。無限に回転可能なシャフトおよび終端エフェクタは、多くの応用にとって望ましいものであろう。
【０００８】
低侵襲手術の限界は、内視鏡によって提供される視野では、カメラの後ろの空間で起こっていることを外科医に見させることができないということである。外科医は、器具が助手によって挿入されたことに気付かない。器具のチップ（先端）が彼の視野に表れないためである。ロボットアームによって提供される力は、患者に深刻な損傷を生じさせ得る強さであるが、まだ安全規定がなく、このことがリスクの源となる可能性がある。というのも、ロボットによる解決策は、手術器具が組織の処置を間違ったか否かを判断するフィードバック機構を持たないからである。
【０００９】
より単純な機械的結合を有するロボットアームに接続され、かつ、器具の方向および終端エフェクタの制御を提供し、製造がより安価で、無限に回転可能な終端エフェクタを有し、より安全で、かつ、当該技術分野の問題を克服できる、制御可能で操縦可能なロボット器具がこの分野で必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下の、操縦可能器具（１００）が提供される。即ち、ロボットアーム（２００）によって制御可能であって、近位端（２０）と遠位端（４０）とを有し、
− 円筒状のシャフト（１３０）、円筒状の屈曲可能な近位部（bendable proximal part）（１２０）および円筒状の屈曲可能な遠位部（bendable distal part）（１４０）と、
−、ロボットアーム（２００）に取り外し可能な取り付けのために構成され、屈曲可能な近位部（１２０）に一定の回転関係で取り付けられるコネクタ（１１０）と、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）に一定の回転関係で取り付けられる終端エフェクタ（１５０）と、を備え、
−屈曲可能な近位部（１２０）の屈曲に応答して屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲し、屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲位にあるときにコネクタ（１１０）の相補的な回転によって終端エフェクタ（１５０）が回転可能であって、
− シャフト（１３０）が、シャフト（１３０）上の支点域（１３４）まわりに旋回可能であってコネクタ（１１０）の相補的な動作に応答して方向を変えるように構成され、
それによってシャフト（１３０）の方向の制御、屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および終端エフェクタ（１５０）の回転がコネクタ（１１０）のロボット動作により提供されるものである。
【００１１】
また、以下の操縦可能器具（１００）が提供される。即ち、ロボットアーム（２００）によって制御可能であって、近位端（２０）と遠位端（４０）とを有し、
− シャフト（１３０）、屈曲可能な近位部（１２０）および屈曲可能な遠位部（１４０）と、
− ロボットアーム（２００）への取り外し可能な取り付けのために構成され、屈曲可能な近位部（１２０）に一定の回転関係で取り付けられるコネクタ（１１０）と、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）に一定の回転関係で取り付けられる終端エフェクタ（１５０）とを備え、
− 屈曲可能な近位部（１２０）の屈曲に応答して屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲し、屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲位にあるときにコネクタ（１１０）の相補的な回転によって終端エフェクタ（１５０）が回転可能であって、
− シャフト（１３０）が、シャフト（１３０）上の支点域（１３４）まわりに旋回可能であってコネクタ（１１０）の相補的な動作に応答して方向を変えるように構成され、
それによってシャフト（１３０）の方向の制御、屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および終端エフェクタ（１５０）の回転がコネクタ（１１０）のロボット動作によって提供されるものである。
【００１２】
操縦可能器具（１００）は、コネクタ（１１０）の相補的な動作によってシャフトが一定の回転位置にある間は終端エフェクタ（１５０）の方向が可変であるようにさらに構成されてもよい。
【００１３】
コネクタ（１１０）は、ロボットアーム（２００）上の相補的な取り付け具に取り外し可能に取り付ける剛性部材を備えてもよい。屈曲可能な近位部（１２０）および屈曲可能な遠位部（１４０）は曲線に沿って屈曲するように構成され、シャフト（１３０）は屈曲しなくてもよい。
【００１４】
操縦可能が器具はさらに動作増幅領域を含み、その連続した平面部が遠位部（４０）から近位部（２０）方向に徐々に大きさを増してもよく、必須でないが、屈曲可能な近位部（１２０）内に少なくとも部分的に配置されてもよく、屈曲可能な近位部（１２０）の屈曲に応答して屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲が動作増幅されるように構成されてもよい。
【００１５】
ロボットアーム（２００）は、基端部（２３２）、エフェクタ端（２６２）、およびジョイント（２２０ａ−ｉ）によって接続された複数の介在リンク（２３０ａ−ｈ）を備えてもよく、リンク（連結具）およびジョイント（関節）の配置が、エフェクタ端（２６０）に少なくとも６次元の動作の自由度を提供し、エフェクタ端（２６２）がコネクタ（１１０）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に取り付けられてもよい。
【００１６】
本明細書に記載されているような操縦可能器具（１００）と、本明細書に記載されているようなロボットアーム（２００）とからなるシステムが提供される。
【００１７】
ロボットアーム（２００）のエフェクタ端（２６２）の終端から２つのジョイント（図１３−Ｒ７，Ｒ８）または３つのジョイント（図１０−Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７；図１１  Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９；図１２  Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９）は、それらの回転軸が交差し、かつ、屈曲可能な近位部（１２０）の動作域（zone of motion）（１２２）を通過するように配置されるか、または動作域（１２２）の幾何学的中心（geometric centre of the zone of motion）を通過するように配置されてもよい。ここで、屈曲可能な近位部（１２０）の動作域（１２２）は、シャフトの中心軸（Ａ−Ａ’）と一致し、異なったコネクタ（１１０）方向についてコネクタ（１１０）の中心軸（１５２）が交差する区域である。
【００１８】
ロボットアーム（２００）は、第１の終端でロボットアーム（２００）のリンク（２３０ｆ）の１つに取り付け可能であり、第２の終端で、
− トロカール（２６４）またはトロカール（２６４）用のクランプおよび／または
− 操縦可能器具（１００）のシャフト（１３０）またはトロカールを支持するように構成される器具ガイド（２６６）
に取り付け可能な、調整可能または調整不可能な支持アーム（２３０ｆ’，２５２）を備えていてもよく、
支持アーム（２３０ｆ’，２５２）がトロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）をリンクに対して調整不可能または調整可能な関係に維持し、リンクの方向が、トロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）の方向を制御してもよい。
【００１９】
既存のロボットアームのエフェクタ端に取り付けるために構成された取り外し可能なアダプタ（２５０）を備えていてもよく、前記アダプタは、前記ロボットアームの２つまたは３つ以上の終端のジョイントおよびそれに関連するリンクと、操縦可能器具（１００）に取り付けるための新たなエフェクタ端（２６２）とを付加してもよく、
アダプタ（２５０）は、近位端でアダプタ（２５０）の第１のリンクに取り付け可能で、遠位端で、
− トロッカー（２６４）またはトロッカー（２６４）用のクランプおよび／または
− 操縦可能器具（１００）のシャフト（１３０）またはトロカール（２６４）を支持するように構成された器具ガイド（２６６）
に取り付け可能な調節可能または調節不可能な支持アーム（２３０ｆ’，２５２）を備えていてもよく、
支持アーム（２３０ｆ’，２５２）は、アダプタ（２５０）のリンクに対して調整不可能または調整可能な関係にトロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）を維持し、リンクの方向がトロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）の方向を制御してもよい。
【００２０】
ロボットアーム（２００）は、第１の終端でロボットアーム（２００）のリンク（２３０ｆ）の１つに堅固に取り付け可能であり、第２の終端で、
− トロカール（２６４）またはトロカール（２６４）用のクランプおよび／または、
− 操縦可能器具（１００）のシャフト（１３０）を支持するように構成された器具ガイド（２６６）、
に取り付け可能な支持アーム（２３０ｆ’）を備えていてもよく、
支持アーム（２３０ｆ’）は、トロッカー（２６４）または器具ガイド（２６６）をリンクに対して一定の関係に維持し、リンクの方向が、トロッカー（２６４）または器具ガイド（２６６）の方向を制御してもよい。
【００２１】
ロボットアーム（２００）は、第１の終端でロボットアーム（２００）のリンケージ（２３０ｆ）の１つに取り付けられ、第２の終端で、
− トロッカー（２６４）またはトロッカー（２６４）用のクランプ、または、
− 操縦可能器具（１００）をスライド可能に支持するように構成された器具ガイド（２６６）
に取り付け可能な直動ジョイント（２２０ｇ’）を備えていてもよく、
トロッカー（２６４）または器具ガイド（２６６）は、リンケージ（２３０ｆ）に対して１ＤＯＦ（自由度）のスライド可能な関係に維持され、そのようなリンケージ（２２０ｇ’）の方向がトロッカー（２６４）または器具ガイド（２６６）の方向を制御し、直動ジョイント（２２０ｇ）が、操縦可能器具（１００）のシャフト（１３０）に対するトロッカー（２６４）または器具ガイド（２６６）の軸方向（Ａ−Ａ’）における位置を制御するようにしてもよい。
【００２２】
システムが、
− 支点域（１３４）のまわりのシャフト（１３０）の回転、
− 軸まわりのシャフト（１３０）の回転（Ａ−Ａ’）、
− 軸方向（Ａ−Ａ’）のシャフト（１３０）の変位、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および
− 屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲位置にあるときの終端エフェクタ（１５０）の回転と、を含む操縦可能器具（１００）の動作をもたらす制御信号を、ロボットアーム（２００）に出力するように構成される制御ユニット（３００）をさらに備えていてもよい。
【００２３】
制御ユニット（３００）は、シャフト（１３０）の軸方向位置の変化に応答して支点域（１３４）の位置を決定するように構成されてもよく、ロボットアーム（２００）への出力制御信号が、支点域（１３４）の新しい位置に相当して、支点域（１３４）の新しい位置のまわりで操縦可能器具の方向動作をもたらすように構成されてもよい。
【００２４】
システムが手動入力ユニット（４００）をさらに備え、
制御ユニット（３００）は、さらに、
− 手動入力ユニット（４００）からセンサ信号を受信し、
− 手動入力ユニット（４００）からの信号に応答して、ロボットアーム（２００）の動作を制御する制御信号を出力するように構成されてもよい。
【００２５】
制御ユニット（３００）は、さらに、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された手動の動作を、器具（２００）の対応する動作に変換し、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された手動の動作と比較して、操縦可能器具（２００）の対応する動作を縮小あるいは拡大でき、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された対応する手動の動作と比較して、操縦可能器具（２００）の屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲を拡大でき、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された手動の動作と比較して、器具の対応する動作を減衰させることができるように構成されてもよい。
【００２６】
システムが、操作量内の特徴を非接触で測定するように構成された非接触測定ユニット（４５０）をさらに備えていてもよく、制御ユニット（３００）は、さらに、
− 非接触測定ユニット（４５０）からセンサ信号を受領し、
− 非接触測定ユニット（４５０）からの信号に応答して、操縦可能器具（１００）の動作を自動的に制御するように構成されてもよい。
【００２７】
制御ユニット（３００）は、操縦可能器具（１００）のモデルと、次の１つ以上に関連する（好ましくはすべての）パラメータとを用いて、ロボットアーム（２００）を移動させる制御信号を生成するように構成されてもよい。即ち、屈曲可能な近位部の長さ、屈曲可能な近位部の最大径、屈曲可能な近位部の屈曲の曲率、屈曲可能な近位部の動作域（ＢＰＰ−ＺＯＭ）の位置、屈曲可能な近位部の動作域の中心（ＢＰＰ−ＣＺＯＭ）の位置、屈曲可能な近位部（ＢＰＰ）からコネクタ（連結具）までの距離、シャフトの長さ、シャフト径、支点域の位置、屈曲動作の増幅係数、支点域の寸法、屈曲可能な遠位部の長さ、屈曲可能な遠位部の最大径、屈曲可能な遠位部の屈曲の曲率、屈曲可能な遠位部の動作域（ＢＤＰ−ＺＯＭ）の位置、屈曲可能な遠位部の動作域の中心（ＢＤＰ−ＣＺＯＭ）の位置、屈曲可能な遠位部（ＢＤＰ）から遠位チップまでの距離のうち１つ以上に関連するパラメータである。簡略化されたモデルのために、操縦可能器具の次のパラメータが使用されてもよい。即ち、シャフト長、ＢＰＰのコネクタまでの距離、ＢＤＰの遠位チップまでの距離、支点域の位置、ＢＰＰおよびＢＤＰの直径または増幅係数であって、さらに、ＢＰＰの長さ、ＢＤＰの長さ、ＢＰＰの屈曲の曲率、およびＢＤＰの屈曲の曲率が任意で追加されてもよい。
【００２８】
制御ユニット（３００）は、シャフトの中心軸（Ａ−Ａ’）と一致する区域であってコネクタ（１１０）の中心軸（１１２）が異なるコネクタ（１１０）方向に交差する動作域（１２２）のまわりで動作するジョイントとして屈曲可能な近位部（１２０）を扱う操縦可能器具（１００）のモデルを使用して、ロボットアーム（２００）を動作させる制御信号を生成し、任意で、シャフトの中心軸（Ａ−Ａ’）と一致する区域であって終端エフェクタ（１５０）の中心軸（１５２）が異なる終端エフェクタ（１５０）方向に交差する動作域（１４２）のまわりで動作するジョイントとして屈曲可能な遠位部（１４０）を扱い得るように構成されてもよい。
【００２９】
そのモデルは、屈曲可能な遠位部（１４０）を、動作域（１４２）の幾何学的中心のまわりで動作するジョイントとして扱い、屈曲可能な近位部（１２０）を、動作域（１２２）の幾何学的中心のまわりで動作するジョイントとして扱ってもよい。
【００３０】
ロボットアーム（２００）の基端部（２３２）が、可動部材に取り付けられていてもよく、
− その可動部材の位置が調整可能であって、
− 必須でないが、前記可動部材の角度が調節可能であってもよく、
− 必須でないが、前記可動部材は、構台、台車（trolley）、またはさらなるロボットアームに含まれていてもよい。
【００３１】
本明細書で定義されるように、システムが、１つ以上のさらなるロボットアーム（２００）を備えていてもよい。
【００３２】
本明細書に記載されたシステムにおけるロボットアーム（２００）を制御して、取り付けられた操縦可能器具（１００）を動作させる方法であって、
− 支点域（１３４）まわりのシャフト（１３０）の回転、
− 軸まわり（Ａ-Ａ’）のシャフト（１３０）の回転、
− 軸方向（Ａ-Ａ’）のシャフト（１３０）の変位、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および
− 屈曲可能な遠位部分（１４０）が屈曲位置にあるときの終端エフェクタ（１５０）の回転
を含む操縦可能器具（１００）の動作をもたらす方法が提供される。
【００３３】
操縦可能器具（１００）の動作は、手動入力ユニット（４００）に応答してもよい。
【００３４】
操縦可能器具（１００）の動作は、手動入力装置（４００）に応答してもよいが、操縦可能器具（１００）のモデルと、次の１つ以上に関連する（好ましくはすべて）のパラメータとを用いて決定される。即ち、屈曲可能な近位部分の長さ、屈曲可能な近位部分の最大直径、屈曲可能な近位部分の屈曲の曲率、ＢＰＰ−ＺＯＭの位置、ＢＰＰ−ＣＺＯＭの位置、コネクタまでのＢＰＰの距離、シャフトの長さ、シャフトの直径、支点域の位置、屈曲動作の増幅係数、支点域の寸法、屈曲可能な遠位部分の長さ、屈曲可能な遠位部分の最大直径、屈曲可能な遠位部分の屈曲の曲率、ＢＤＰ−ＺＯＭの位置、ＢＤＰ−ＣＺＯＭの位置、遠位チップまでのＢＤＰの距離のうち１以上に関連するパラメータである。簡略化されたモデルのために、操縦可能な装置の次のパラメータが使用されてもよい。即ち、シャフトの長さ、ＢＰＰのコネクタまでの距離、ＢＤＰの遠位チップまでの距離、支点域の位置、ＢＰＰおよびＢＤＰの直径または増幅係数である。さらに、ＢＰＰの長さ、ＢＤＰの長さ、ＢＰＰの屈曲の曲率、およびＢＤＰの屈曲の曲率が任意で追加されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１Ａ〜１Ｅは、ダ・ヴィンチ外科用ロボットシステム（Intuitive Surgical Inc）に取り付けるための従来技術による腹腔鏡器具の異なる図である。
【図２Ａ】本明細書に記載されているようなロボット制御可能な操縦可能器具の図であって、ＢＰＰおよびＢＤＰが一直線である。
【図２Ｂ】本明細書に記載されているようなロボット制御可能な操縦可能器具の図であって、ＢＤＰがＢＰＰの屈曲に応答して屈曲している。
【図３】図３Ａは、回転ジョイントおよび／または直動ジョイントであり得るｎ個のジョイントを有するロボットアームの概略図である。図３Ｂ〜３Ｒは、操縦可能器具に取り付けられたロボットアームの異なる構成を模式的に示す。
【図４Ａ】制御ユニットおよび手動入力ユニットに接続されたロボットアームの概略図である。
【図４Ｂ】制御ユニット、非接触測定ユニット、および必須でないが手動入力ユニットに接続されたロボットアームの概略図である。
【図５】一端が、患者が置かれた手術台に対して移動可能な台車に取り付けられた基台に取り付けられ、他端が操縦可能器具に取り付けられた例示的なロボットアームを示す。
【図６】図５のロボットアームの詳細図である。
【図７】終端エフェクタの異なる回転（Ａ’，Ｂ’，Ｃ’）を達成するためのロボットアームの異なる姿勢（Ａ，Ｂ，Ｃ）を示す。
【図８】ＢＤＰを異なる方向に曲げるためのロボットアームの異なる姿勢（Ａ，Ｂ，Ｃ）を図示している（Ａ’，Ｂ’，Ｃ’）。
【図９】シャフトの異なる方向（Ａ’，Ｂ’，Ｃ’）に影響を与えるロボットアームの異なる姿勢（Ａ，Ｂ，Ｃ）を示す図である。
【図１０】終端の３つの回転ジョイント（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７）の回転軸が交差するロボットアームの構成を示している。
【図１１】終端の２つのジョイント（Ｒ８，Ｒ９）がアダプタで提供されるロボットアームの構成を示している。
【図１２】図１１と同様のロボットアームの構成を示しており、Ｒ７とＲ８を結ぶリンクは、既存のロボットアームと操縦可能器具の衝突を避けるために延長されている。
【図１３】終端のジョイント（Ｒ７）がアダプタで提供されるロボットアームの構成を示している。
【図１４】ロボットアームの構成を示している。終端の２つのジョイント（Ｒ８，Ｒ９）がアダプタによって提供され、最も遠位のジョイント（Ｒ９）がコネクタの中心軸に対して平行でない回転軸を有するロボットアームの構成を図示している。
【図１５】ロボットアームの構成を示している。終端の２つのジョイント（Ｒ８，Ｒ９）がアダプタによって提供され、最も遠位のジョイント（Ｒ９）がコネクタの中心軸に対して平行でない回転軸を有するロボットアームの構成を図示している。
【図１６】ロボットアームの構成を示している。終端の２つのジョイント（Ｒ８，Ｒ９）がアダプタによって提供され、最も遠位のジョイント（Ｒ９）がコネクタの中心軸に対して平行でない回転軸を有するロボットアームの構成を図示している。
【図１７】ロボットアームの構成を示している。終端の２つのジョイント（Ｒ８，Ｒ９）がアダプタによって提供され、最も遠位のジョイント（Ｒ９）がコネクタの中心軸に対して平行でない回転軸を有するロボットアームの構成を図示している。
【図１８】図１４または１５によるアダプタの代替的な構成の等角図である。
【図１９】図１４または１５によるアダプタの代替的な構成の等角図である。
【図２０】アダプタの最も遠位のジョイント（例えばＡＲ９）の回転軸が、コネクタ（１１０）の中心軸（１１２）に対して垂直でないように配置されていることを除いて、図１４および１５に類似している。
【図２１】アダプタの最も遠位のジョイント（例えばＡＲ９）の回転軸が、コネクタ（１１０）の中心軸（１１２）に対して垂直でないように配置されていることを除いて、図１４および１５に類似している。
【図２２】図１８に示されたアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、ここで、アダプタ（２５０）は、調節可能な支持アームをさらに備えている。
【図２３】図１８に示されたアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、ここで、アダプタ（２５０）は、調節可能な支持アームをさらに備えている。
【図２４】図１８に示されたアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、ここで、アダプタ（２５０）は、調節可能な支持アームをさらに備えている。
【図２５】図１８に示されたアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、ここで、アダプタ（２５０）は、調節可能な支持アームをさらに備えている。
【図２６】近位端が共通の腰板（２７２）に、遠位端が共通の足板（２７４）に回転ジョイントで取り付けられた３つの直動ジョイントからなるアダプタ（２５０）を示している。
【図２７】図２６に示されたアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示している。
【図２８】図２６に示されたアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示している。
【図２９】図２６に示されたアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示している。
【図３０】図２６に示されたアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示している。
【図３１】図２６に示すアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、アダプタ（２５０）は、調整可能な支持アーム（２５２−ａ，−ｂ）をさらに備えている。
【図３２】図２６に示すアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、アダプタ（２５０）は、調整可能な支持アーム（２５２−ａ，−ｂ）をさらに備えている。
【図３３】図２６に示すアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、アダプタ（２５０）は、調整可能な支持アーム（２５２−ａ，−ｂ）をさらに備えている。
【図３４】図２６に示すアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、アダプタ（２５０）は、調整可能な支持アーム（２５２−ａ，−ｂ）をさらに備えている。
【図３５】アダプタ（２５０，２５０’）を備えた近接した２つのロボットアーム（２００，２００’）を示している。
【図３６】アダプタ（２５０，２５０’）を備えた近接した２つのロボットアーム（２００，２００’）を示している。
【図３７】４本のリンク（２５７）によって分離された一対のプレート（２５５，２５６）を備えたアダプタ（２５０ａ）の異なった外観を示しており、各リンク（２５７）は、リンクの両側に回転ジョイントによってプレートに取り付けられている。
【図３８】４本のリンク（２５７）によって分離された一対のプレート（２５５，２５６）を備えたアダプタ（２５０ａ）の異なった外観を示しており、各リンク（２５７）は、リンクの両側に回転ジョイントによってプレートに取り付けられている。
【図３９】４本のリンク（２５７）によって分離された一対のプレート（２５５，２５６）を備えたアダプタ（２５０ａ）の異なった外観を示しており、各リンク（２５７）は、リンクの両側に回転ジョイントによってプレートに取り付けられている。
【図４０】４本のリンク（２５７）によって分離された一対のプレート（２５５，２５６）を備えたアダプタ（２５０ａ）の異なった外観を示しており、各リンク（２５７）は、リンクの両側に回転ジョイントによってプレートに取り付けられている。
【図４１】各ジョイントの駆動システムと共に、図１４および１５によるアダプタ（２５０ｂ）の実施形態を示している。
【図４２】各ジョイントの駆動システムと共に、図１４および１５によるアダプタ（２５０ｂ）の実施形態を示している。
【図４３Ａ】図２６に示すアダプタの異なる作動位置を示しており、ロボットアームのリンク機構がトロカールに接続された電動調節可能な支持アームに取り付けられている。
【図４３Ｂ】図２６に示すアダプタの異なる作動位置を示しており、ロボットアームのリンク機構がトロカールに接続された電動調節可能な支持アームに取り付けられている。
【図４３Ｃ】図２６に示すアダプタの異なる作動位置を示しており、ロボットアームのリンク機構がトロカールに接続された電動調節可能な支持アームに取り付けられている。
【図４３Ｄ】図２６に示すアダプタの異なる作動位置を示しており、ロボットアームのリンク機構がトロカールに接続された電動調節可能な支持アームに取り付けられている。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の本発明のシステムおよび方法を説明する前に、本発明は、以下に記載される特定のシステムおよび方法または組み合わせに限定されるものではないことが理解されるべきである。そのようなシステムおよび方法および組み合わせは、当然ながら変化し得るからである。また、本明細書で使用される用語は、限定することを意図していないことが理解されるべきである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるからである。
【００３７】
本明細書で使用されるように、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が明確にそうでないことを指示しない限り、単数形および複数形の両方の参照を含む。
【００３８】
本明細書で使用される「備え」、「作られ」および「からなる」という用語は、「含み」、「含む」または「包含し」、「包含する」と同義であって包含的または開放的であり、追加の、言及しない部材、要素、または方法ステップを排除しない。本明細書で使用される「備えた」、「備える」および「〜を備える」という用語は、「から構成される」、「〜を構成する」および「〜によって構成される」という用語を包含することが理解されるであろう。
【００３９】
端点による数値範囲の参照には、それぞれの範囲内に含まれるすべての数値および分数、ならびに参照された端点が含まれる。
【００４０】
パラメータ、量、時間的継続などの測定可能な値に言及する際に本明細書で使用される用語「約」または「おおよそ」は、開示された本発明の実施に適切である限り、指定された値の±１０％以下、好ましくは±５％以下、より好ましくは±１％以下、さらに好ましくは±０．１％以下の変動を包含することを意味している。用語「約」または「おおよそ」が指す値は、それ自身もまた明確であると解されるべきであり、好ましくは開示されたものであると解されるべきである。
【００４１】
メンバーのグループの１人またはそれ以上のメンバーまたは少なくとも１人のメンバー（複数可）のような「１人またはそれ以上」または「少なくとも１人」という用語は、それ自体は明らかであるのに対し、さらなる例示によって、この用語は、とりわけ、前記メンバーの任意の１人、または前記メンバーの任意の２人またはそれ以上への参照、例えば、前記メンバーの任意の≧３、≧４、≧５、≧６または≧７等へのような参照、および前記メンバーのすべてに至るまでの参照を包含する。
【００４２】
本明細書で引用されたすべての参考文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。特に、本明細書で特に言及されているすべての参考文献の教示は、参照により組み込まれる。
【００４３】
別段の定義がない限り、技術用語および科学用語を含む、本発明を開示する際に使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野における通常の熟練者によって一般的に理解されるような意味を有する。さらなるガイダンスの手段として、本発明の教示をより良く理解するために、用語の定義が含まれる。
【００４４】
以下の節では、本発明の異なる側面がより詳細に定義されている。このように定義された各側面は、反対に明確に示されない限り、任意の他の側面または側面と組み合わせることができる。特に、好ましいまたは有利であると示された任意の特徴は、好ましいまたは有利であると示された任意の他の特徴または特徴と組み合わせてもよい。
【００４５】
本明細書全体を通して「一実施形態」または「実施形態」への言及は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、本明細書中の様々な場所での「１つの実施形態において」または「実施形態において」という表現の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を参照しているわけではないが、そうであってもよい。さらに、特定の特徴、構造または特性は、本開示から当業者に明らかであろうことから、１つ以上の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わせることができる。さらに、本明細書に記載された幾つかの実施形態は、他の実施形態に含まれるいくつかの特徴を含むが、他の特徴を含まない。異なる実施形態の特徴の組み合わせは、当業者に理解されるであろうことから、本発明の範囲内であり、異なる実施形態を形成することが意図されている。例えば、添付の特許請求の範囲では、請求された実施形態のいずれかは、任意の組み合わせで使用することができる。本発明の本明細書では、本発明の一部を形成する添付図面を参照するが、その中では、本発明が実施され得る特定の実施形態のみを例示のために示されている。それぞれの要素に付された括弧付きまたは符号付きの参照数字は、単に例示のために要素を例示するものであり、それぞれの要素を限定することを意図したものではない。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用され、構造的または論理的な変更が行われ得ることが理解されよう。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味でとられるべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００４６】
用語「遠位の」または「〜に対して遠位の」および「近位の」または「〜に対して近位の」は、本明細書中で使用されており、当該分野で一般に理解されている用語であり、器具の専門従事者側に向いていること（近位に）または専門従事者から離れていること（遠位に）を意味する。したがって、「近位の」または「〜に対して近位の」は、専門従事者の側に向いていること、したがって、患者の側から離れていることを意味する。逆に、「遠位」または「〜に対して遠位の」は、患者の側に向いていること、したがって、専門従事者の側から離れていることを意味する。
【００４７】
本明細書では、ロボットアームによって制御可能な操縦可能器具が提供される。操縦可能器具は、近位端および遠位端を有し、シャフト、屈曲可能な近位部分（ＢＰＰ）および屈曲可能な遠位部分（ＢＤＰ）を備える。さらに、ロボットアームに取り外し可能に取り付けられるように構成された、ＢＰＰに取り付けられたコネクタを備える。さらに、屈曲可能な遠位部に取り付けられた終端エフェクタを備えていてもよい。操縦可能器具は、屈曲可能な近位部のコネクタによる屈曲に応答して屈曲可能な遠位部が屈曲し、屈曲可能な遠位部がコネクタの相補的な回転によって屈曲位置にあるときに、遠位チップまたは終端エフェクタが回転可能であるように構成されている。コネクタの動作に応答して支点域を中心にシャフトが旋回するようにさらに構成されている。シャフトの方向、軸方向（Ａ−Ａ’）に沿ったシャフトの変位、屈曲可能な遠位部の屈曲、および遠位チップまたは終端エフェクタの回転の制御は、一つのコネクタのロボット動作によって実現される。
【００４８】
シャフトの方向とは、その角度的配置を指す。シャフトの方向を変更することは、典型的には支点域を中心とした旋回によって達成される。支点域は、シャフトの長手方向軸（Ａ−Ａ’）、例えばシャフトの中央長手方向軸と一致する。このような動作は、２つの自由度（２−ＤＯＦ）を有しており、ピッチおよびヨーとして知られていることもある。方向について言及する場合、２自由度は、２つの軸まわりの回転に相当する。支点域はそれらの回転軸が交差するところである。支点域は通常、調べられる空間への進入点、例えば、壁、膜、ポートに作られた穴と一致している。支点は進入点によって提供される。操縦可能器具が腹腔鏡医療器具である場合、支点域は、腹腔鏡医療器具が導入される身体切開部に配置される。低侵襲な装置は、通常、トロカール（切開部に挿入された管状のポート）を介して体内に入り、トロカールは操縦可能器具を支持し、切開部の支点を中心とする旋回に修正可能である。異なるシャフトの方向の例が、図９Ａ’〜Ｃ’に示されている。
【００４９】
シャフトの軸方向の位置とは、その軸方向（Ａ−Ａ’）の位置的配置を指す。シャフトの軸方向位置を変更することは、典型的には、シャフトをＡ−Ａ’方向に軸方向に変位させることによって達成される。このような動作は、１自由度（１−ＤＯＦ）を有し、軸方向変位として知られていることもある。作業空間への進入点、例えば、ボアホール、メンテナンスポート、または身体的切開部は、操縦可能器具を支持し、器具のシャフトが進入点に対して相対的にスライドすることを可能にする。操縦可能器具が低侵襲の医療機器である場合、医療機器は、身体切開を介して導入される。医療機器は、通常、トロカール（切開部に挿入された管状のポート）を介して体内に入り、トロカールは、操縦可能器具を支持し、器具のシャフトがトロカールに対して相対的にスライドすることを可能にする。
【００５０】
遠位チップまたは終端エフェクタの方向は、シャフトに対するその角度的な配置を指す。遠位先端または終端エフェクタの方向を変更することは、主に、ＢＤＰの方向を変更するＢＰＰの作動によって達成される。種々の異なる方向の遠位チップまたは終端エフェクタ（１５０）の中心軸（図２Ｂ，１５２）は、シャフトの中心軸（Ａ−Ａ’）と一致する区域であるＢＤＰの可動範囲、ＺＯＭ（１４２）で交差する。ＢＤＰの屈曲動作は、その動作域のまわりに２つの有効自由度（２−ＤＯＦ）を有し、器具シャフトのピッチおよびヨーとは異なる遠位チップまたは終端エフェクタの有効ピッチおよび有効ヨーとして知られていることもある。種々の異なる遠位チップまたは終端エフェクタの方向の例は、図８Ａ’〜Ｃ’に示されている。発明者らは、ＢＤＰが曲線に沿って屈曲している場合でも、ＢＤＰの動作域（ＢＤＰ−ＣＺＯＭ）の幾何学的中心が、遠位チップまたは終端エフェクタの方向をロボット的に制御するための実効的な支点として使用できることを見出した。有利なことに、遠位チップまたは終端エフェクタの方向をＢＤＰ−ＣＺＯＭのまわりの旋回として扱うことは、ロボットアームの終端の２または３個の回転ジョイントの回転軸がＢＰＰ−ＣＺＯＭで交差することを可能にし（図１１〜１３を参照）、それにより、ロボットの基台へ向かってリンクが移動する体積を減少させ、それにより、隣接する装置および追加のロボットアームを含む物体との衝突の危険性を減少させることができる。
【００５１】
コネクタの方向とは、シャフトに対するコネクタの角度的な配置を指す。コネクタの方向を変更することは、主にロボットアームによって達成される。種々の異なる方向のコネクタ（１１０）の中心軸（図２Ｂ，１１２）は、シャフトの中心軸（Ａ−Ａ’）と一致する区域であるＢＰＰ動作域（１２２）で交差する。ＢＰＰの屈曲動作は、その動作域のまわりに２つの有効自由度（２−ＤＯＦ）を有し、器具シャフトのピッチおよびヨーとは異なるコネクタの有効ピッチおよび有効ヨーとして知られていることもある。発明者らは、ＢＰＰの動作域の幾何学的中心（ＢＰＰ−ＣＺＯＭ）が、ＢＰＰが曲線に沿って屈曲している場合でも、コネクタの方向をロボット的に制御するための実効的な支点として使用できることを見出した。有利なことに、コネクタの屈曲をＢＰＰ−ＣＺＯＭのまわりの旋回として扱うことは、ロボットアームの終端の２または３個の回転ジョイントの回転軸がＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１１〜１３参照）で交差することを可能にし、それにより、基台に向かってロボットリンクが移動する体積を減少させ、それにより、隣接する装置および追加のロボットアームを含む物体との衝突の危険性を減少させることができる。
【００５２】
ＢＰＰは、シャフトの近位端に配置されている。それは、シャフトの近位端に対して軸方向の回転が固定されている。ＢＰＰは、シャフトに接していてもよい。ＢＰＰは、シャフトに隣接していてもよい。ＢＰＰの動作は、ＢＤＰの動作応答を誘発する。種々の異なる放射方向のＢＰＰの動作と、種々の異なる屈曲度へのＢＰＰの動作は、ＢＤＰの放射方向および／または屈曲度の対応する変化をもたらす。ＢＰＰは、それぞれが２ＤＯＦを有する１つ以上の直列に配置されたジョイント（例えば、ボールジョイントおよびソケットジョイント）のまわりで屈曲可能に構成されていてもよい。ＢＰＰは、それぞれが１ＤＯＦを有する２つ以上の直列に配置されたジョイント（例えば、９０度にオフセットされた回転ジョイント）のまわりに屈曲可能に構成されていてもよい。ＢＰＰのジョイントの数は、２つまたは３つ以上であってもよい。ＢＰＰは、シャフトの延長部であってもよい。円筒状であってもよい。ＢＰＰは、シャフトの円筒状の延長部であってもよい。ＢＰＰは、軸方向に伸びてもよい。ＢＰＰは、例えば米国出願公開公報２００６／００９５０７４に開示されているように、成形された可撓性部材に沿って曲がるように構成されていてもよい。ＢＰＰは、曲線に沿って曲がるように構成されてもよい。
【００５３】
ＢＤＰは、シャフトの遠位端に配置される。シャフトの遠位端に対して軸方向の回転が固定されている。ＢＤＰは、シャフトに接していてもよい。ＢＤＰは、シャフトに隣接している。ＢＤＰは、ＢＰＰの動作に応答して動作する。種々の異なる放射方向へのＢＰＰの動作および種々の異なる屈曲度へのＢＰＰの動作は、ＢＤＰの放射方向および／または屈曲度の対応する変化をもたらす。ＢＤＰは、それぞれが２ＤＯＦを有する１つ以上の直列に配置されたジョイント（例えば、ボールジョイントおよびソケットジョイント）のまわりで屈曲可能に構成されてもよい。ＢＤＰは、それぞれが１ＤＯＦを有する２つ以上の直列に配置されたジョイント（例えば、９０度にオフセットされた回転ジョイント）のまわりに屈曲可能に構成されていてもよい。ＢＤＰ内のジョイントの数は、２個であってもよいし、３個以上であってもよい。ＢＰＰは、シャフトの延長部であってもよい。ＢＤＰは円筒形であってもよい。ＢＤＰは、シャフトの円筒状の延長部であってもよい。ＢＤＰは、長手方向に伸びてもよい。ＢＤＰは、曲線に沿って曲がるように構成されてもよい。
【００５４】
操縦可能器具は、ＢＤＰの平面部よりも大きい平面部を有する動作増幅領域を含んでもよい。動作増幅領域では、連続する平面セクションは、遠位方向から近位方向に向かって徐々にサイズが大きくなる。動作増幅領域は、シャフト内に、または少なくとも部分的にＢＰＰ内に配置されてもよい。増幅器によって、連結の動作、ひいてはＢＰＰの動作は、それに対応したより大きなＢＤＰの動作をもたらす。屈曲可能な遠位部の屈曲度に応答する屈曲可能な近位部分の屈曲度は、動作増幅領域によって増幅される。この増幅は、例えば９０°の遠位屈曲を、４５°の近位屈曲によって作動させることができる。増幅を大きくすることにより、３０°の屈曲は、既に十分な遠位屈曲を提供し得る。３０°の近位屈曲で、ジョイントに要求される動作は少なく、そのような小さなスペースだけが要求される。動作増幅領域の例は、参照により本明細書に組み込まれるＷＯ２０１６／０９１８５８Ａ１に記載されている。有利なことに、動作増幅領域の存在は、ロボットアームの動作量を減少させ、それ故に、隣接する装置および追加のロボットアームを含む物体との衝突の危険性を減少させる。
【００５５】
シャフトは、剛体または半剛体であってもよく、または、柔軟性があって剛体または半剛体のexotubeまたは外管、endotubeまたは内管と協働すると剛体または半剛体になってもよい。シャフトの遠位端は、ＢＤＰと一緒に配置されている。シャフトの近位終端は、ＢＰＰと一緒に配置されている。シャフト部分は長手方向であって、一方向に長いことを意味する。シャフト部分が直線状であることを意味するわけではない。シャフト部分は、直線状であってもよいし、例えば、Ｃ字形またはＳ字形を有して湾曲していてもよい。シャフト部は、直線状であってもよい。シャフトは、好ましくは、円形の横断方向（中心軸に垂直な方向）のプロファイルを有する。シャフトは、円筒形であってもよい。シャフトは、調整不可能な程度の剛体であってもよい。
【００５６】
操縦可能器具は、ＢＤＰが屈曲位置にあるときに、ＢＤＰの遠位チップまたは終端エフェクタが、ＢＰＰの相補的な回転によって、それ自身の軸のまわりに回転するように構成されている。ＢＤＰの遠位チップは、この文脈ではＢＤＰの遠位の終端を指すものと理解される。
【００５７】
ＢＤＰの遠位チップは、終端エフェクタを備えてもよい。終端エフェクタは、ＢＤＰに対する回転が固定されていてもよく、終端エフェクタは、ＢＤＰが屈曲位置にあるときに、ＢＰＰの相補的な回転によって回転可能である。終端エフェクタは、ＢＤＰの遠位端に（カップリングなしで）直接取り付けられていてもよい。
【００５８】
操縦可能器具終端エフェクタは、遠隔制御のアプリケーションに適した何かのツール、例えば、スクリュードライバー、研磨パッド、ドリルビット、グリッパー、プライヤー、切断ハサミ、カメラなど備えていてもよい。操縦可能器具終端エフェクタは、グリッパー、プライヤー、切断ハサミ、ニードルホルダ、リトラクター、カメラニードル、（吸引）カテーテル、電気カテーテル、光（レーザー）ファイバー、超音波療、測定プローブ（温度、ｐＨ、圧力、電気生理学）、ステープラ、ドリル、電気凝固装置、ＨＦ、クリップアプライヤ、流体ポートなどのような、外科的手順、タスクにおいて有用な何かのツールであってもよい。
【００５９】
終端エフェクタの語はまた、上述のような工具に取り付けるためのカップリングを含む。カップリングは、ＢＤＰに対して回転が固定されていてもよく、カップリングは、ＢＤＰが曲がった位置にあるときに、ＢＰＰの相補的な回転によって回転可能である。カップリングに取り付けられた工具は、ＢＤＰに対して回転が固定されている。
【００６０】
カップリングまたは終端エフェクタをＢＤＰに対して回転的に固定することは、恒久的な（調整不可能な）接続またはジョイントを用いて達成されるか、あるいは、カップリングまたは終端エフェクタをＢＤＰに対して回転的に調整可能に固定するように構成されたロック可能な要素を用いて達成されてもよい。
【００６１】
終端エフェクタは、遠位端で終端エフェクタに取り付けられたケーブルによって作動可能であってもよい（例えば、グリッパー、プライヤー、切断ハサミ）。近位端において、ケーブルは、レバーまたはスライダのような作動要素に取り付けられていてもよい。近位端では、ケーブルは、作動要素と結合するためのループまたは球体のようなアタッチメント要素を備えていてもよい。ケーブルは、操縦可能器具の内腔内に配置されていてもよい。作動要素は、例えば、ＢＰＰとコネクタとの間に配置された円筒部分のまわりに、器具の近位端に設けられた環状カラーを備えていてもよい。環状カラーの変位は、終端エフェクタを作動させる。終端エフェクタは、終端エフェクタが電気的に作動する装置である場合、またはモータ、カメラ、電気凝固装置、ＨＦ、測定プローブなどの電気信号を提供する場合には、導電体を用いて作動させることができる。
【００６２】
操縦可能器具は、さらに、ロボットアームに、より具体的にはロボットアーム上の取り付け具に、取り外し可能に取り付けられるように構成されたコネクタからなる。コネクタは、ＢＰＰに対する回転が固定されている。コネクタは、ＢＰＰの近位端終部またはチップに対する回転が固定されている。コネクタは、ＢＰＰの近位終端またはチップに対して固定的に取り付けられている。コネクタは、ＢＰＰの近位終端またはチップに取り付けられて提供されてもよい。コネクタは、前述の円筒状の部分に固定されて提供されてもよい。コネクタを前記ＢＰＰの近位終端またはチップに対して回転的に固定することは、恒久的な（調整不可能な）接続またはジョイントを用いて達成されるか、あるいは、前記コネクタを前記ＢＰＰに対して回転的に調整可能に固定するように構成されたロック可能な要素を用いて達成されてもよい。
【００６３】
コネクタは、剛性部材を備えていてもよい。剛性部材は、ロボットアーム上の相補的な取り付け具に取り外し可能に取り付けられるように構成されている。前記剛性部材は、前記ロボットアームの相補的な取り付け具に回転不可能で取外し可能な装着品用に構成されている。前記剛性部材は、前記ロボットアームの相補的な取り付け部に取り外し可能に取り付けられるように構成されている。前記剛性部材は、前記ロボットアーム上の相補的な取り付け具に対して回転不可能で取り外し可能な装着品用に構成されている。コネクタは、例えば図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、円筒形の形状を備えていてもよい。剛性部材であるコネクタは、例えば、図２Ａおよび２Ｂに示すように、直線状の円筒形状を有していてもよい。剛体部材であるコネクタは、別の形状、例えばＬ字形、Ｃ字形、Ｆ字形を有していてもよい。
【００６４】
ロボットアーム上の相補的な取り付け具は、ロボットアーム（例えば、図１０〜２７に示されるような何れかのオプションのアダプタを含む）の最遠位ジョイント（例えば、図５、７、８Ａ〜Ｃ、９Ａ〜Ｃ、１０〜１３のＲ７）に接続された終端の（最遠位ジョイント）リンクに対して一定の回転関係および位置関係で配置されていることが理解されよう。操縦可能器具のコネクタは、それがロボットアームの相補的な取り付け具と係合するときに、相補的な取り付け具と一定の回転関係および位置関係に維持されるように構成されている。したがって、相補的な取り付け具の回転および位置の動きは、コネクタに直接伝達される。
【００６５】
ロボットアームへの取り付けは、多くの場合、ロボットアームのエフェクタ端に、典型的には、終端ジョイントと（直線状にまたは角度をつけて）接続して行われる。ロボットアーム上の相補的な取り付けは、本明細書の他の場所に記載されているアダプタによって実現されてもよいことが理解される。
【００６６】
ＢＤＰは、シャフトが回転的に固定されている間、全ての方向、すなわち任意の放射状の方向に移動するように構成されている。ＢＤＰは、好ましくは、シャフトの軸まわりの回転が固定されている間、任意の放射状の方向（シャフト部分の中心の長手方向軸（Ａ’−Ａ）に関して約３６０°）に移動するように構成されている。ＢＤＰは、曲線に沿って湾曲するように構成されてもよい。ＢＤＰは、回転ジョイントがない可能性があるという点で、古典的な低侵襲ツールとは区別されるかもしれない。ＢＤＰの動作応答は、以下のようなものであってもよい。即ち、
− シャフトに平行で、シャフトの中心の長手方向軸（Ａ−Ａ’）に接触し、シャフトから延びる平面である「屈曲平面」内での屈曲の程度の変化、
− ＢＤＰが前述の屈曲面に沿っているときに、シャフトの中心の長手方向軸（Ａ−Ａ’）まわりの屈曲面の方向の変化である屈曲方向の変化
であってもよい。
【００６７】
同様に、ＢＰＰは、シャフトが回転的に固定されている間、全ての方向、すなわち任意の放射状の方向に移動するように構成されている。ＢＰＰは、好ましくは、シャフトが軸方向に回転固定されている間、任意の放射状の方向（シャフト部分の中心の長手方向軸（Ａ’−Ａ）に関して約３６０°）に移動するように構成されている。ＢＰＰは、曲線に沿って曲がるように構成されてもよい。ＢＰＰは、回転ジョイントがない可能性があるという点で、古典的な低侵襲ツールとは区別されるかもしれない。
ＢＰＰの動作応答は、以下のようなものであってもよい。即ち、
− シャフトに平行で、シャフトの中心の長手方向軸に接触し、シャフトから伸びる平面である「屈曲平面」内での屈曲の程度の変化、
− ＢＰＰが前述の屈曲面に沿っているときに、シャフトの中心の長手方向軸（Ａ−Ａ’）のまわりの屈曲、即ち、遠位チップまたは終端エフェクタの方向の変化
であってもよい。
【００６８】
操縦可能器具の動作の組み合わせは、ＢＰＰが屈曲した位置にある間にＢＰＰのチップまたは終端エフェクタの回転を容易にし、この回転は、ＢＰＰが屈曲した位置にある間にＢＤＰのチップまたは終端エフェクタの回転を生じさせるＢＤＰへのシャフトの回転を介して伝達される。このようなチップまたは終端エフェクタの回転により、屈曲面の方向を一定に保つことができる。
操縦可能器具の動作の組み合わせは、さらに、シャフトが一定の回転位置にある間に、ＢＤＰのチップまたは終端エフェクタの方向の変更を容易にする。このような動作により、シャフト自体は回転しないが、屈曲面は、シャフトの中心長手方向軸（Ａ−Ａ’）を中心に回転する。
【００６９】
ＢＰＰの動作に応じてＢＤＰを制御するために、長手方向部材（ＬＭ）として知られる操縦ワイヤーが設けられている。ＬＭは、シャフト、ＢＤＰおよびＢＰＰを貫通している。ＬＭは、引っ張ったり押したりしてＢＤＰを制御する。操縦可能器具は、近位端と遠位端を有する一組の長手方向部材（ＬＭ）を備え、それぞれが仮想の管の長手方向の周囲に配置されている。少なくとも１つのＬＭの平らな断面は、慣性の異方性の面積モーメントを示してもよく、ＬＭの平らな断面は、正方形、長方形、ひげ飾りのある書体の文字「Ｉ」、または円形のセグメントプロファイルを有してもよく、必須でないが、プロファイルの１つ以上の角が尖っているか、または丸められていてもよい。ＬＭは、管から切断されてもよいし、別個の撚線として提供されてもよい。この配置では、ＢＤＰのチップ（遠位の終端）は、任意の方向に等しく容易に移動し、即ち、特異点は存在しない。動作応答は、作動の程度に比例する。伝達機構の一例は、ＷＯ２００９／０９８２４４４に記載されている。
【００７０】
ＢＰＰおよびＢＤＰは、それぞれ、直列に配置された１つまたは複数の旋回ジョイントを備えていてもよい。旋回ジョイントは、ＢＰＰとＢＤＰのそれぞれに存在する一組の長手方向部材（ＬＭ）ガイドによって形成されていてもよい。ＬＭガイドは、近位側、遠位側および外縁を有する本体からなり、ＬＭガイドの本体は、仮想管のまわりに配置された一連の溝からなる。各溝は、本体の近位側から遠位側へと通じている。各溝は、一組のＬＭのうちの一つのＬＭを、仮想管のまわりの一定の半径方向の位置に保持するように構成されている。各チャネルは、さらに、ＬＭを軸まわりに回転的に拘束するための離散的な拘束点を提供するように構成されていてもよい。一組のＬＭガイドの少なくとも１つまたは２つは、直列に配置された多関節ＬＭガイドであってもよく、相互に関節で接続されてもよく、それによって、ＢＰＰおよびＢＤＰのＬＭの屈曲を支持する。ＢＰＰ内の多関節ＬＭガイドの数は、少なくとも１つまたは２つ（例えば、２，３，４，５，６，７，８またはそれ以上）であってもよく、好ましくは少なくとも５つであってもよく、少なくとも２つがある場合には、ＢＰＰは、曲線に沿って屈曲していてもよい。ＢＤＰにおける多関節ＬＭガイドの数は、少なくとも１つまたは２つ（例えば、２，３，４，５，６，７，８またはそれ以上）であってもよく、好ましくは少なくとも５つであってもよく、少なくとも２つのＬＭガイドがある場合、ＢＤＰは曲線に沿って屈曲してもよい。多関節ＬＭガイドは、旋回ジョイントを介して一対の相互接触状態にある。旋回ジョイントは、ボールおよびソケットのジョイント、ゴムやシリコンのエレメントのような柔軟性のある部分、または球体の積み重ねで構成されていてもよい。ＬＭおよびＬＭガイドの配置、ならびに操縦可能器具のための伝達機構の配置は、国際公開パンフレットＷＯ２０１６／０３０４５７およびＷＯ２０１６／０９１８５６に記載されており、参照により本明細書に組み込まれている。
【００７１】
代替的な配置によれば、ＢＰＰおよびＢＤＰは、それぞれが、ＢＰＰまたはＢＤＰの長手方向軸に対して実質的に垂直に設けられた複数の円弧状の離散スリットを含むスリーブを備えていてもよい。各スリットは、約１５０度から２１０度の角度を持っている。ＢＰＰまたはＢＤＰに沿って進むと、スリットの方向が前のスリットに対して変化することがある。好ましくは、各スリットは約１８０度の角度を有し、ＢＰＰまたはＢＤＰに沿って進むと、配向は０度と１８０度の間で交互に変化する。スリーブはＬＭに支持され、スリットはＢＰＰまたはＢＤＰの任意の方向への屈曲を可能にする。
【００７２】
操縦可能器具は、例えば国際公開パンフレットＷＯ２００９／０９８２４４、ＷＯ２０１６／０３０４５７、ＷＯ２０１６／０９１８５７、ＷＯ２０１６／０９１８５８に記載されているものであってもよい。
【００７３】
低侵襲器具は、典型的には、しかし必ずしもそうではないが、トロカール（切開部に挿入された管状のポート）を介して体内に入る。トロカールは、操縦可能器具のシャフトを受けるように構成されており、それは、操縦可能器具の軸方向（Ａ−Ａ’）の変位を可能として操縦可能器具を支持するために、操縦可能器具が軸方向にスライドして回転することができるトロカール通路を備え、また、操縦可能器具の方向を変えるための支点を提供する。トロカールは当技術分野で知られている。トロカールが切開部のまわりで自由に旋回できるところで、それにより、操縦可能器具は、トロカールと協働して支点域のまわりで旋回することができる。
【００７４】
トロカールの方向がロボット的に制御されるところでは、トロカールは、操縦可能器具の方向を固定してもよく、従って、支点域のまわりでの操縦可能器具の旋回制御はロボット的に制御される。トロカールは、ロボットアームのリンクの１つに一定の関係で（例えば、クランプまたはカップリングを介して）取り付け可能であってもよく、すなわち、それに対して回転不可能にかつ取り換え不可能な関係で保持されていてもよい。リンクは、エフェクタの終端（例えば、図３Ｈの２３０ｆ）から第３の回転ジョイント以前の任意のものであってもよい。トロカールは、ロボットアームのリンクのうちの１つ、すなわち、回転不可能かつ１ＤＯＦの変位可能な関係に保持されたリンクに、１ＤＯＦジョイント（例えば、直動ジョイント）の関係を介して取り付け可能であってもよい。リンクの方向は、トロカールの方向を変えるように調整することができる。既存の１ＤＯＦジョイントは、器具シャフトに沿ってトロカールの位置を変更することができる。外科医が、支点域のまわりで操縦可能器具を旋回させたい場合、ロボットアームは、シャフト、終端エフェクタ、終端エフェクタの回転、およびコネクタを介したシャフトの軸方向の変位を制御しながら、操縦可能器具の要求される方向に対応するように、トロカールの方向を変更する。
【００７５】
トロカールは、支持アームを介してロボットアームのリンクの一つに一定の関係で取り付け可能であってもよく、支持アームは、剛体であってもよく、調整不可能であってもよく、または調整可能であってもよい。支持アームの一端は、ロボットアームのリンクに取り付けられているか、または取り付け可能である。リンクは、エフェクタの終端（例えば、図３Ｈの２３０ｆ）から第３の回転ジョイント以前の何れのものであってもよい。支持アームの他方の終端は、操縦可能器具がその中にスライド可能に取り付け可能なトロカールに（例えば、クランプまたはカップリングを介して）取り付けられているか、または取り付け可能である。支持アームを介して、取り付けられたときのトロカールは、ロボットアームのリンクに対して一定の位置関係および回転関係にある。トロカールは、クランプまたはカップリングまたは器具ガイドを使用して支持アームに取り付けられてもよい。リンクと一定の位置関係および回転関係にある操縦可能なトロカール（２６４）を備えたロボットアームの構成の例が、図３Ｈに示されている。
【００７６】
トロカールは、ロボットアームのリンクの１つに対して１ＤＯＦ以上の関係で取り付け可能であってもよい。トロカールは、調節可能な支持アームを形成する２つの剛体アームを介して、ロボットアームのリンクの１つに１ＤＯＦのスライド可能な関係で取り付けられてもよい。第１の剛体アームの一端は、ロボットアームのリンクに着脱可能に取り付けられ、第１の剛体アームの他端は、１ＤＯＦのスライド可能なジョイントに取り付けられているかまたは取り付け可能である。リンクは、エフェクタの終端（例えば、図３Ｇまたは３Ｈの２３０ｆ）から第３の回転ジョイント以前の何れかのものであってもよい。第２の剛体アームの一端は、１ＤＯＦのスライド可能なジョイントに取り付けられているかまたは着脱可能である。第２の剛体アームの他方の終端は、操縦可能器具がその中にスライド可能に取り付けられるトロカールに（例えば、クランプを介して）取り付けられるかまたは取り付け可能である。剛体アームを介して、取り付けられたときのトロカールは、ロボットアームのリンクに対して一定の２ＤＯＦの位置関係および回転関係にあり、しかし、１ＤＯＦでスライド可能である。トロカールは、クランプまたはカップリングを使用して、調節可能な支持アームに取り付けられてもよい。リンクとの一定の位置関係および回転関係にあり、かつそれに対してスライド可能な１ＤＯＦの関係にある操縦可能なトロカール（２６４）を備えたロボットアーム構成の例が、図３Ｇに示されている。調節可能であってロボットアーム（２００）のリンク（Ｌ６（ＲＡ））に対するトロカール（２６４）の位置関係および回転関係を設定する支持アームにより取り付けられた、操縦可能なトロカール（２６４）を備えたロボットアーム構成の例が、図４３Ａ〜図４３Ｄに示されている。
【００７７】
操縦可能器具のシャフトは、追加の安定性を提供するために器具ガイドによって支持されてもよい。器具ガイドは、操縦可能器具のシャフト、またはその中で操縦可能器具が軸方向に回転しスライドし得るトロカールを受け、器具の方向を支持するように構成されている。器具ガイドは、操縦可能器具および／またはシャフトの方向を固定してもよい。器具ガイドは、器具シャフトの軸まわり（Ａ−Ａ’）の回転を許容してもよいし、許容しなくてもよい。器具ガイドは、器具ガイドに対して器具シャフトの軸方向（Ａ−Ａ’）の相対的なスライドを許容してもよいし、許容しなくてもよい。器具ガイドは、器具ガイドに対する器具シャフトの軸方向（Ａ−Ａ’）の相対的なスライドを固定してもよい。器具ガイドは、器具ガイドに対する器具シャフトの相対的な軸まわり（Ａ−Ａ’）の回転を固定してもよい。器具ガイド（２６６）の例は、図３Ｉ，３Ｌ，３Ｍ，１６，１７，２２〜２５，３１〜３４に示されている。
【００７８】
器具ガイドは、ロボットアームのリンクの１つに堅固に取り付けられていてもよく、すなわち、回転不可能かつ取り換え不可能な関係に保持されていてもよい。リンクの方向は、器具ガイドの方向を変更するように、ロボットアームによって調整することができる。外科医が、支点域のまわりで操縦可能器具を旋回させたい場合、ロボットアームは、シャフト、終端エフェクタ、終端エフェクタの回転、およびコネクタを介したシャフトの軸方向の変位の方向を制御しながらも、操縦可能器具の必要な方向に対応するように器具ガイドの方向を変更するであろう。
【００７９】
器具ガイドは、支持アームを介してロボットアームのリンクの一つに対して取り付け可能であってもよく、固定されて、堅固に取り付けられて、調整不可能なまたは調整可能な関係で保持されていてもよい。支持アームの一端は、本明細書では固定用ロボットアームリンクとしても知られているロボットアームのリンクに取り付けられているか、または取り付け可能である。支持アームの他方の端は、操縦可能器具が任意にスライド可能に装着可能な器具ガイドに取り付けられているか、または取り付け可能である。支持アームを介して、取り付けられたときの器具ガイドは、ロボットアームのリンクに対して一定のまたは調整可能な位置関係および回転関係にある。器具ガイド（２６６）を備えたロボットアームの構成例が、図３Ｉに示されている。支持アーム（２５２）の例は、図３Ｉ，３Ｌ〜３Ｒ，１６，１７，２２〜２５，３１〜３４に示されている。
【００８０】
支持アーム（２５２）は、固定され、すなわち調整不可能であってもよく、例えば、固定用ロボットアームリンクに対する器具ガイド（２６６）および／または器具ガイド本体の方向は、固定され、かつ、調整不可能である。
【００８１】
例えば、固定用ロボットアームのリンクに対する器具ガイド（２６６）および／または器具ガイド本体の方向を調節するために、支持アーム（２５２）は、調節可能であってもよい。調節可能な支持アームは、固定用ロボットアームのリンクに関して、器具ガイドおよび／または器具ガイド本体の方向を調整するように構成されていてもよい。方向が設定されると、調節可能な支持アームは、その方向をロックするように構成されている。調節可能な支持アームは、ボールおよびソケットのジョイントのような、１または２の移動の自由度（ＤＯＦ）を提供する、ロック可能なジョイントによって相互に接続された２つ以上の剛体リンクを備えていてもよい。
【００８２】
調節可能な支持アーム（２５２−ａ，−ｂ）の例は、操縦可能器具のシャフトを支持するガイド溝を備えた器具ガイド（２６６）本体を有するアダプタ（２５０）の一部としての装置ガイド（２６６）を描いた図３Ｍ，３Ｏ〜３Ｒ，２２−２５，３１−２４に示されている。操縦可能器具のシャフト（１３０）は、器具ガイド（２６６）本体に対して一定の軸まわりの回転に維持される。器具ガイド（２６６）本体は、ロック可能なボールおよびソケットのジョイント（２５３）によって相互に接続された２つの剛体リンク（２５２−ａ，２５２−ｂ）を有する調節可能な支持アーム（２５２）に取り付けられており、剛体リンク間の２自由度（ＤＯＦ）の動作を提供する。
【００８３】
調節可能な支持アーム（２５２−ａ，−ｂ）は、モータ（例えば、サーボモータ、リニアアクチュエータ）のような１つ以上の動力アクチュエータを使用して調節可能であってもよい。一対の剛体リンク（２５２−ａ，２５２−ｂ）は、それぞれが動力アクチュエータによって駆動されるジョイントによって相互に接続されていてもよい。例えば、複数の剛体リンクが３つのジョイントで直列に接続されていてもよく、そのうちの２つは回転でサーボモータによって駆動され、１つは直動でリニアアクチュエータによって駆動される。これは、器具ガイドがトロカールに取り付けられている場合に関連するかもしれない。図３Ｐには、５つのリンクと４つの回転ジョイントを持つ、動力付の調整可能な支持アームが描かれている。図３Ｑには、４つのリンクと２つの回転ジョイントと１つの直動ジョイントを持つ、動力付の調整可能な支持アームが描かれている。図３Ｒには、７つのリンクと７つの回転ジョイントを持つ動力付の調整可能な支持アームが描かれている。
【００８４】
図２２〜２５において、調節可能な支持アーム（２５２）の近位端は、アダプタ（２５０）のリンク（Ｌ７）に取り付けられている（２５１）。それは、アダプタ（２５０）の第１の（最も近位の）リンク（Ｌ７）に一定の関係で取り付けられている（２５１）。図３１〜３４において、調節可能な支持アーム（２５２）の近位端は、腰板（２７２）に取り付けられている。それは、腰板（２７２）に一定の関係で取り付けられている（２５１）。
【００８５】
図１６，１７，２２〜２５で、終端の３つの軸は、操縦可能器具（１００）のＢＰＰ（１２０）、特に動作域（１２２）、より正確にはＢＰＰ−ＣＺＯＭで交差している（例えば、ＡＲ７，ＡＲ８およびＡＲ９）。
【００８６】
器具ガイド（２６６）は、後述するアダプタ（２５０，図１６，１７，２２〜２５，３１〜３４）の一部として提供されてもよく、操縦可能器具（１００）への取り付けのための新しいエフェクタ端を作り出すために、既存のロボットアームのエフェクタ端に取り付けるように構成されている。アダプタ（２５０）は、近位終端に、ロボットアームの終端エフェクタに一定の回転関係で取り外し可能に取り付けられるように適合された第１取り付け具を備えていてもよい。アダプタ（２５０）は、遠位端に、操縦可能器具（１００）のコネクタ（１１０）に一定の回転関係で取り外し可能に取り付けられるように適合された第２取り付け具を備えていてもよい。器具ガイド（２６６）は、支持アーム（２５２）を介して、第１取り付け具に一定の（方向および位置）関係で取り付けられてもよい。器具ガイド（２６６）は、支持アーム（２５２）を介して、アダプタ（２５０）の最近位リンク（例えば、図１６，１７，２２〜２５のＬ７）（それは、ロボットアームの終端ジョイントの最遠位リンク（例えば図１６，１７，２２〜２５のＡＲ７）と同じである）に一定のまたは調整可能な（方向および位置）関係で取り付けられてもよい。器具ガイド（２６６）は、支持アーム（２５２）を介して、アダプタ（２５０）の腰板（２７２）（図３１〜３４）（それは、最遠位リンク（ロボットアームの終端ジョイントのＬ７（ＲＡ））と同じである）に一定のまたは調整可能な（方向および位置）で取り付けられていてもよい。有利なことに、器具ガイド（２６６）は、器具シャフト（１３０）の直接的な方向制御を可能にするが、これは、シャフトがシャフト（１３０）の支点域（１３４）のまわりで旋回可能である必要がないことを意味する。
【００８７】
器具ガイドは、操縦可能器具またはトロカールを受けるための器具ガイド溝または凹部を備えた器具ガイド本体を備えていてもよい。好ましくは、凹部は、横方向（横向き）にドッキングすることによって、即ち、操縦可能器具の軸に平行または垂直な平面に沿って操縦可能器具を変位させることによって、操縦可能器具またはトロカールの装填を可能にする。横方向のドッキングは、溝内に装置を軸方向にスライドさせて装填した場合に発生する器具のチップまたは終端エフェクタの汚染を防ぐ。
【００８８】
器具ガイド凹部は、（ねじ付きボルト（threaded bolt）、スプリング解除ボルト（spring release bolt）、またはスプリング付きブレーキのような、操縦可能器具をロックするための１つ以上の要素を備えており）器具ガイド本体に対してスライド可能な関係で操縦可能器具またはトロカールを繰り返しかつ可逆的に保持する器具ガイドロックアセンブリを備えていてもよい。器具ガイドロックアセンブリが解放されているとき、操縦可能器具は、凹部に横方向にドッキングされてもよい。器具ガイドロックアセンブリが閉じているとき、操縦可能器具は、シャフトの軸まわり（Ａ−Ａ’）の回転を可能にし、かつ、シャフトの軸方向（Ａ−Ａ’）のスライドも可能にし得る凹部内に保持されてもよい。器具ガイド凹部には、ロック可能なゲート（例えば、ねじ付きボルト、スプリング解除ボルト、またはスプリングフラップ（spring flap））が設けられていてもよく、これは、器具ガイド凹部の開放端を繰り返しかつ可逆的にブロックする。ゲートが解放されているとき、操縦可能器具またはトロカールは、横方向にドッキングできる。ゲートが閉じているとき、シャフトの軸まわり（Ａ−Ａ’）の回転を可能とし、シャフトの軸方向（Ａ−Ａ’）のスライドも可能とし得るように、操縦可能器具またはトロカールを器具ガイド凹部内に保持することができる。凹部内に保持された操縦可能器具は、器具ガイドに対して回転可能であり、スライド可能でもあり得る。器具ガイドおよびその構成要素は、任意の適切な材料から作られていてもよく、好ましくは、ステンレス鋼、チタン、または複合材、またはこれらの組み合わせなどの医療機器に適した材料から作られていてもよい。必要に応じて、それらのうちの１つまたは複数は、例えば、抗菌性または耐腐食性の保護層でコーティングされていてもよい。
【００８９】
操縦可能器具は、あらゆるタイプの遠隔ロボット制御の操作、感知、または活動のために使用される、工学ツール、工業用ツール、または外科用器具であってもよい。操縦可能器具は、外科用器具であってもよく、例えば、低侵襲外科用器具、腹腔鏡用器具、内視鏡用器具、または血管内カテーテルなどである。操縦可能器具は、例えば、血管内の、内視鏡の、脳外科の、ＥＮＴ（耳、鼻および喉）の、整形外科のアプリケーションに使用され、外科用器具に使用され、遠隔操作医療ロボットに使用されまたはハンドヘルド外科用器具に使用され、および産業用アプリケーションに使用される多関節器具であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【００９０】
操縦可能器具は、例えばＷＯ２００９／０９８２４４に記載されているように（その図１３Ａおよび１３Ｂを参照）、直列に配置された第１および第２のＢＰＰを備え、直列に配置された第１および第２のＢＤＰのそれぞれの動作を制御するものであってもよい。この場合、最も外側の（第１の）ＢＰＰに取り付けられたコネクタは、本明細書に記載されているのと同様に、最も外側の（第１の）ＢＤＰの動作を制御し、ロボットアームに取り付けられる。第２の（最も内側の）ＢＰＰは、第２の（最も内側の）ＢＤＰの動作を制御し、第２の（最も内側の）ＢＤＰの所望の位置が満たされると、第２の（最も内側の）ＢＰＰの位置は、外部クランプを使用してロックされる。それに代えて、第２の（最も内側の）ＢＰＰの位置は、複数の一定の離散的な位置からの選択を可能にするインデックス機構を使用して制御されてもよい。
【００９１】
ロボットアームは、基端部、エフェクタ端、およびジョイントによって接続された複数の介在リンクから構成され、リンクおよびジョイントの配置は、エフェクタ端に少なくとも６自由度の動作を提供する。ジョイントは、典型的にはモータ、油圧装置、または空気圧装置によって作動可能であり、電子信号によるエフェクタ端の位置および方向の制御を可能にする。運動学的な対としても知られている各ジョイントは、１または２自由度（ＤＯＦ）の動作を提供してもよく、好ましくは１ＤＯＦである。ジョイントは、回転ジョイントまたは直動ジョイントであってもよい。回転ジョイントは、回転する１自由度の動作を有する。直動ジョイントは、直線的な変位、すなわちスライド可能な１自由度の動作を有する。一般的に、ロボットアームは６つのジョイントで構成されており、それぞれが１ＤＯＦを持ち、エフェクタ側に６ＤＯＦの動作を発生させる。ロボットアームが６個以上のジョイントを含む場合、エフェクタの位置および方向は、ジョイント位置の複数の異なる組み合わせを使用して達成することができ、ロボットアームの経路が制限されている場合などに有用な冗長性を提供する。ジョイントおよびリンクの例示的な配置は、図３Ａ〜３Ｇに図示されている。
【００９２】
終端のジョイントが本明細書で言及されている場合、それは、取り付け具（２６０）に取り付けられるであろうエフェクタ端の運動学的な連鎖の運動学的な対のジョイントを指し、例えば、図３Ｂのジョイント２２０ｇ、図３Ｃのジョイント２２０ｇ、図３Ｄのジョイント２２０ｉ、図３Ｇのジョイント２２０ｉ、図３Ｈのジョイント２２０ｊおよび図３Ｉのジョイント２２０ｉを参照する。終端の２つのジョイントとは、（１）終端のジョイントと、（２）終端のジョイントに取り付けられ、ロボットアームの基端に向かって配置された運動学的な連鎖の一対のジョイント、例えば、図３Ｂのジョイント２２０ｇおよび２２０ｆ、図３Ｇのジョイント２２０ｉおよび２２０ｈ、図３Ｈのジョイント２２０ｊおよび２２０ｉ、および図３Ｉのジョイント２２０ｉおよび２２０ｈを参照する。終端の３つのジョイントとは、（１）終端のジョイントと、（２）終端のジョイントに取り付けられ、ロボットアームの基端に向かって配置された運動学的な連鎖の運動学的な対のジョイントと、（３）ジョイント（２）に取り付けられ、ロボットアームの基端に向かって配置された運動学的な連鎖の運動学的な対のジョイントと、を参照し、例えば、図３Ｂのジョイント２２０ｇ，２２０ｆ，２２０ｅ；図３Ｇのジョイント２２０ｉ，２２０ｈ，２２０ｇ；図３Ｈのジョイント２２０ｊ，２２０ｉ，２２０ｈ；および図３Ｉのジョイント２２０ｉ，２２０ｈ，２２０ｇを参照する。ジョイントは、ロボットアームに一体化された何れかのもの、およびロボットアームのエフェクタ端に追加されたアダプタを介して追加された何れかのジョイントを含む。
【００９３】
１つ以上、好ましくはそれぞれのジョイントは、ジョイントへの外力の印加を検出する力センサを備えていてもよい。ジョイントが回転ジョイントである場合には、ジョイントトルクを測定するジョイントトルクセンサが各ジョイントに埋め込まれてもよい。外力は、リンクに加えられてもよいし、エフェクタの終端に加えられてもよい。力を検出することで、隣接するロボットアームや機器などの他の物体へのリンクの衝突を検出することができる。外力の検出により、操縦可能ツールに加えられた力の検出が可能となる。ジョイントトルクセンサは、Kukaロボットアームのようないくつかの市販のロボットアームに既に提供されている。ロボットアーム内のトルクセンサに加えて、ロボットアーム内の取り付け具には、力センサ（例えば、６ＤＯＦ力センサ）が設けられていてもよい。ロボットアームは、例えば、Kuka，Fanuc，ABBによって製造されたように、商業的に提供されてもよいし、あるいは、適合化された商業的に入手可能なロボットアームであってもよい。既存のロボットアームへの適応は、例えば、１つ以上のジョイントまたはリンクの交換、またはエフェクタ端に取り付けられたアダプタを使用した１つ以上の制御可能な自由度の追加を含み、それによって新しいエフェクタ端が作り出される。
【００９４】
エフェクタ端は、コネクタへの取り外し可能な取り付けのための取り付け具を提供する。取り付け具は、ロボットアームによって既に提供されているような標準的な取り付け具であってもよいし、コネクタのパラメータに応じてカスタマイズされていてもよい。
【００９５】
ロボットアームの終端の２つまたは３つのジョイントおよび関連するリンクは、例えば図１０〜２５，４１，４２に示すように、それらの回転軸が交差するように配置されていてもよい。終端の２つまたは３つのジョイントは、それらの回転軸がＢＰＰの動作域、好ましくは前述のＢＰＰ−ＣＺＯＭと交差するように構成されていてもよい。ジョイントの配置は、ロボットアームのジョイント角度を設定することによって（例えば、図１０，１９）、またはロボットアームのエフェクタ端に取り付けられたアダプタ（例えば、図１１〜１８，２０〜２５，４１，４２）を使用して、１つまたはそれ以上の追加の回転自由度を提供することによって実現することができる。終端の２つまたは３つのジョイントは、操縦可能器具の制御中に前述の関係に維持される。
【００９６】
可動部材が提供されてもよく、ここで、ロボットアーム（２００）の基端部（２３０）が可動部材に取り付けられており、可動部材の位置が調節可能（１以上の方向に変位可能）であり、可動部材の角度も調節可能（１以上の方向に回転可能）であり得る。
【００９７】
前記可動部材は、（モータ付きの）ガントリー、（モータ付きの）トロリー、またはさらなるロボットアームを備えて構成される。
【００９８】
本明細書の他の箇所に記載されているように、ロボットアームの終端の２つまたは３つ以上のジョイントおよび関連するリンクは、例えば図１１〜１８，２０〜４２に図示されているように、アダプタ（２５０，２５０ａ，２５０ｂ）を介して追加されてもよい。アダプタの各ジョイントは、例えばサーボモータまたはリニアアクチュエータによって駆動される。アダプタは、既存のロボットアームのエフェクタ端に取り付けるように構成され、操縦可能器具（１００）に取り付けるための新しいエフェクタ端を作り出す。アダプタ（２５０）は、ロボットアームのエフェクタ端に取り外し可能に取り付けるように構成されていてもよい。有利なことに、アダプタは、既存のロボットアームの自由度の数を増加させる。追加の自由度は、例えば身体の切開部に入るような同じ進入点から入る操縦可能器具にそれぞれ取り付けられた複数のロボットアームの隣り合わせの作業を改善する。異なる器具の姿勢が、ロボットアームのリンクが衝突する原因となる場合、追加の自由度は、ロボットアームが同じそれぞれの器具の姿勢を維持することを可能にするが、それぞれのロボットアームの衝突するであろう少なくともリンクの位置および／または方向を変更することを可能にする。このようにして、ある器具の姿勢は、いくつかの異なるロボットアームの姿勢で達成することができ、その冗長性は、狭い作業空間での衝突を最小限に抑えるロボットアームの姿勢を選択することを可能にする。
【００９９】
アダプタのさらなる利点は、本明細書に記載されているような操縦可能器具を制御するために必要な自由度の数（例えば６ＤＯＦ）を持っていない外科用ロボットアームのような既存のロボットアームの機能をアップグレードすることである。アダプタを介して２つの余分な自由度を追加することにより、外科手術室で既に使用されている既存の３または４ＤＯＦのロボットを、現在の操縦可能器具に適合させることができる。
【０１００】
＃アダプタの基本 
本出願は、アダプタをさらに提供する。アダプタは、好ましくは、２つのジョイント（運動学的な対としても知られている）を備え、またより多くまたはより少ないジョイント（例えば、１つのジョイントまたは３つのジョイントまたはそれ以上のジョイント）を備えてもよく、各ジョイントは、回転または直線的な変位である１ＤＯＦの動作を提供する。各ジョイントは、側面に位置して介在するリンクによって連結されている。ジョイントは、回転（リボリュート）ジョイント、直動（スライディング）ジョイント、または回転ジョイントと直動ジョイントの混合であってもよい。ジョイントは、直列および／または並列に接続されていてもよい。アダプタ（２５０）は、近位端（２０）および遠位端（４０）を有してもよい。アダプタ（２５０）は、近位端に、ロボットアームの終端エフェクタに一定の回転関係で取り外し可能に取り付けられるように適合された第１の取り付け具を備えていてもよい。アダプタ（２５０）は、遠位端に、操縦可能器具（１００）のコネクタ（１１０）に一定の回転関係で取り外し可能に取り付けられるように適合された第２の取り付け具（ロボットアームの取り付け具と同等のもの）を備えていてもよい。
【０１０１】
＃アダプタの直列回転ジョイント 
アダプタのジョイントは、直列に接続された回転ジョイントであってもよい。アダプタの最近位のジョイント（例えば、図１１〜１８，２０〜２５のＡＲ８のまわりの回転）の近位リンク（例えば、図１１〜１８，２０〜２５，３０，３１のＬ７）は、ロボットアームの終端エフェクタ（例えば、図１１〜１８，１９〜２５，３０，３１における回転軸ＡＲ７を持つ終端ジョイントの遠位リンク）に一定の回転関係で取り付け可能である。アダプタの最遠位ジョイントの遠位リンクは、ロボットアームの終端エフェクタに一定の回転関係で取り外し可能に取り付けられるように適合された相補的な（第１の）取り付け具（例えば、最近位ジョイント（例えば、図１１〜１８のＲ８）の近位リンク（例えば、図１１〜２５のＬ７）、またはその延長線）を介して、コネクタ操縦可能器具に一定の回転関係で取り付け可能である。アダプタ（２５０）は、遠位端に、操縦可能器具（１００）のコネクタ（１１０）に一定の回転関係で取り外し可能に取り付けられるように適合された第２の取り付け具（例えば、図１１，１２，１４〜１８，１９〜２５の回転軸Ｒ９またはＡＲ９を有する終端のジョイントにある遠位リンク、またはその延長線上；終端のジョイントの遠位リンク、図１３の回転軸ＡＲ８を持つ終端のジョイントの遠位リンク、またはその延長線上）を備えていてもよい。
【０１０２】
#アダプタの並列回転ジョイント 
アダプタジョイントは、並列に接続された回転ジョイントを含んでもよい（図３７〜４０）。
【０１０３】
＃＃アダプタマルチポッド（多脚）
アダプタのジョイントは、例えば図２６〜３６に示すように、並列に接続された直動ジョイントを含んでもよい。アダプタ（２５０）は、多脚機構を形成する、並列に配置された少なくとも３つの直動ジョイントを備えていてもよい。そのようなアダプタは、本明細書で多脚アダプタとして知られてもよい。３つの直動ジョイントを含む多脚アダプタは、三脚アダプタと呼ばれ、４つの直動ジョイントを含む場合は、四脚アダプタと呼ばれることがある。多脚アダプタの近位端には、ロボットアームに取り付け可能な腰板（２７２）があり、特に終端エフェクタ、特にロボットアームの終端のリンク（Ｌ７（ＲＡ））に相補的な（第１）取り付け具を介して、一定の回転関係で取り付け可能である。多脚アダプタの遠位端には、直動ジョイントの動作に応答して移動する足板（２７４）が設けられている。足板（２７４）は、相補的な（第２）取り付け具を介して、操縦可能器具のコネクタに一定の関係で取り付け可能である。１つ以上の直動ジョイント（Ｌ９ａ，Ｌ９ｂ，Ｌ９ｃ）の作動により、足板（２７４）がベースプレート（２７２）に対して相対的に傾くことを可能にする。例えば、中立の位置（図２７）にある足板（２７４）を示す図２７および図２８を比較する。例えば、図２７および図２８は、足板（２７４）が中立の位置にあり（図２７）、屈曲可能な遠位部（１４０）がシャフト（１３０）に対して真っ直ぐであることを示しているか、または足板（２７４）が傾いた位置にあり（図２８）、屈曲可能な遠位部（１４０）がシャフト（１３０）に対して曲がった状態にあることを示している。足板（２７４）は、実質的に２つの自由度を有する。
【０１０４】
各直動ジョイント（Ｐ８ａ，Ｐ８ｂ，Ｐ８ｃ）の各近位リンク（Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ）は、腰板（２７２）に取り付けられてもよい（図２６）。各直動ジョイント（Ｐ８ａ，Ｐ８ｂ，Ｐ８ｃ）の各近位リンク（Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ）は、１または２ＤＯＦを有するジョイントを介して、好ましくは回転（１ＤＯＦ）ジョイントを介して腰板（２７２）に取り付けられてもよい。近位リンク（Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ）は、円の円周上に均等に分布していてもよい。円は、第１の取り付け具の中心軸を中心として配置されていてもよい。
【０１０５】
各直動ジョイント（Ｐ８ａ，Ｐ８ｂ，Ｐ８ｃ）の各遠位リンク（Ｌ９ａ，Ｌ９ｂ，Ｌ９ｃ）は、足板（２７４）に取り付けられていてもよい（図２６）。各直動ジョイント（Ｐ８ａ，Ｐ８ｂ，Ｐ８ｃ）の各遠位リンク（Ｌ９ａ，Ｌ９ｂ，Ｌ９ｃ）は、１または２ＤＯＦを有する１つ以上のジョイントを介して、好ましくは回転（１ＤＯＦ）ジョイントを介して足板（２７４）に取り付けられてもよい。遠位リンク（Ｌ９ａ，Ｌ９ｂ，Ｌ９ｃ）は、円の円周のまわりに均等に分布していてもよい。円は、第２の取り付け具の中心軸を中心にして配置されていてもよい。
【０１０６】
追加の自由度は、それぞれ操縦可能器具に取り付けられて同じ入口の点、例えば身体の切開部から入る複数のロボットアームの隣り合わせの作業を改善する。図３５では、２つのロボットアーム（２００，２００’）がアダプタ（２５０，２５０’）を備えた近接した状態で示されている。遠位の屈曲可能な部分（１４０，１４０’）は、アダプタの足板（２７４，２７４’）の方向を変えることによって、ロボットアームの終端のリンク（Ｌ７（ＲＡ））の衝突する動作を避けるように屈曲させることができる（図３６）。
【０１０７】
アダプタ（２５０）は、本明細書の他の箇所に記載されているように、器具ガイド（２６６）ガイドを備えてもよい。
【０１０８】
アダプタは、２つのジョイントの回転軸が交差するように構成されてもよい（例えば、図１１，１２，１４〜１８，２０〜２５，４１，４２のＡＲ８およびＡＲ９，図１３のＡＲ７およびＡＲ８）。
アダプタは、アダプタの２つのジョイント（例えば、図１１，１２，１４〜１８，１９〜２５，４１，４２のＡＲ８およびＡＲ９）の回転軸と、アダプタの最近位ジョイントの最近位リンク（Ｌ７）（例えば、図１１，１２，１４〜２５，４１，４２のＡＲ７）の回転軸（これは、ロボットアームの終端のジョイント（例えば、図１１，１２，１８，２２〜２５のＬ７（ＲＡ））の最遠位リンクの回転軸と同じである）とが交差するように構成されていてもよい。それらは、操縦可能器具（１００）のＢＰＰ（１２０）、特に動作域（１２２）、より正確にはＢＰＰ−ＣＺＯＭで交差する。
アダプタは、アダプタの遠位端ジョイント（例えば図１１〜１３のＲ９）の回転軸が、ＢＰＰ（１２０）の近位チップの中心軸に平行に配置されるか、またはコネクタ（１１０）の近位チップの中心軸に平行に配置されるように構成されていてもよい。この平行関係は、屈曲および直線状の器具構成において維持される。角度は、屈曲した器具構成および直線の器具構成において固定される。
【０１０９】
アダプタの最遠位ジョイント（例えば、図１４〜１８，２０〜２５，４１，４２のＡＲ９）の回転軸が、ＢＰＰ（１２０）の近位チップの中心軸に対して非平行に配置されているか、またはコネクタ（１１０）の中心軸（１１２）に対して非平行に配置されているように構成されてもよい。非平行の関係は、屈曲および直線状の器具構成において維持される。角度は、屈曲および直線状の器具構成において固定される。１０度から１７０度、好ましくは５５度から１２５度、または７０度から１１０度の角度差があってもよい。
図１４〜１８，２１，２２，２３，２４および２５においてＡＲ９は、ＢＰＰ（１２０）の近位チップの中心軸に対して９０度で固定されているか、またはコネクタ（１１０）の中心軸（１１２）に対して９０度で固定されている。図２０において、ＡＲ９は、ＢＰＰ（１２０）の近位チップの中心軸に対して６５度で固定されるか、またはコネクタ（１１０）の中心軸（１２）に対して６５度で固定される。
【０１１０】
好ましくは、アダプタは、アダプタの最遠位ジョイントの回転軸（例えば、図１４〜１８，２２〜２３，４１，４２のＡＲ９）が、ＢＰＰ（１２０）の近位チップの中心軸に対して垂直な平面（例えば、図１４〜１７のＰｃ）に、またはコネクタ（１１０）の中心軸（１２）に対して垂直な平面に平行に配置されるように構成されている。
好ましくは、アダプタの最遠位ジョイント（例えば、図１４〜１８，２２〜２３．４１，４２のＡＲ９）の回転軸が、ＢＰＰ（１２０）の近位チップの中心軸に、またはコネクタ（１１０）の中心軸（１１２）に対して垂直に配置されるように構成されている。前述の平面に平行または垂直な関係は、屈曲したおよび直線状の器具構成において維持される。前記角度は、屈曲したおよび直線状の器具構成において固定される。例示的には、図１４〜１９において、ＡＲ９は、そのような平面に関して０度に固定されている。
【０１１１】
アダプタは、アダプタの２つの遠位端ジョイントの回転軸（例えば、図１４〜１８，２０〜２５，４１，４２のＡＲ８およびＡＲ９）によって形成される平面が、ＢＰＰの近位端の中心軸（１２０）に対して、またはコネクタ（１１０）の中心軸（１１２）に対して、０度とは異なる角度（好ましくは９０度に配置される）で配置されるように構成されていてもよい。角度関係は、屈曲したおよび直線状の器具構成において維持される。図１４〜１８，２１，２２，２３，２４，２５，４１，４２において、前記角度は９０度で固定されている。図２０で、前記角度は６５度で固定されている。
【０１１２】
アダプタは、
− 終端の３つの軸（例えば、図１４〜１８，２０〜２５，４１，４２のＡＲ７，ＡＲ８およびＡＲ９）が、操縦可能器具（１００）のＢＰＰ（１２０）、特に動作域（１２２）、より正確にはＢＰＰ−ＣＺＯＭで交差し、
− アダプタの最遠位ジョイント（例えば図１４〜１８，２０〜２５，４１，４２のＡＲ９）の回転軸が、ＢＰＰ（１２０）の近位チップの中心軸に非平行に配置されるか、またはコネクタ（１１０）の中心軸（１１２）に非平行に配置される
ように構成されてもよい。
角度は、屈曲したおよび直線状の器具構成において固定される。例示的に、図１４〜１８，２１，２２，２３，２４，２５，４１，４２では、軸は非平行（９０度）に固定されている。図２０では、軸は非平行（６５度）に固定されている。
【０１１３】
アダプタは、
− 終端の３つの軸が、操縦可能器具（１００）のＢＰＰ（１２０）、特に動作域（１２２）、より正確にはＢＰＰ−ＣＺＯＭで交差し（例えば、図１４〜１８，２０〜２５，４１，４２のＡＲ７，ＡＲ８，ＡＲ９）、
− アダプタの２つの最遠位端ジョイントの回転軸（例えば、図１４〜１８，図２０〜２５，４１，４２のＡＲ８およびＡＲ９）によって形成される平面が、ＢＰＰ（１２０）の近位チップの中心軸に対して、またはコネクタ（１１０）の中心軸（１１２）に対して、０°とは異なる角度（好ましくは９０°）に配置されるこのように構成されてもよい。
その角度は、屈曲しおよび直線状の器具構成において固定される。例示的に、図１４〜１８，２１，２２，２３，２４，２５，４１，４２では、軸は９０度に固定されている。図２０では、軸は６５度に固定されている。
【０１１４】
上記の構成において、シャフト（１３０）の中心軸（１３２）の方向は、器具が屈曲しまたは直線状の構成にあるときに、ロボットアームの終端の遠位ジョイント（例えば、図１４〜１８，図２０〜２５，４１，４２のＡＲ７）の回転軸の方向に対して相対的に固定されている。ロボットアームの終端のジョイント（例えば、ＡＲ７の図１４〜１８，２２，２３）の回転軸は、シャフト中心軸（１３２）と同軸であってもよい。ロボットアームの終端のジョイント（例えば、図２０，２１，２４，２５のＡＲ７）の回転軸は、シャフト中心軸（１３２）に対して傾斜していてもよい。これにより、アダプタの最近位ジョイント（例えば図１４〜１４〜１８，２０〜２５，４１，４２のＡＲ８）の最近位リンク（例えば図１４〜１４〜１８，２０〜２５，４１，４２のＬ７）（これは、ロボットアームの終端のジョイントの最遠位リンク（例えば図１８，２２〜２４のＡＲ７（ＲＡ））と同じである）が、器具シャフト（１３０）に対して一定の位置および回転関係に配置されるか、または取り付けられることを可能にする。これは、シャフトがシャフト（１３０）上の支点域（１３４）のまわりで旋回可能である必要がないこと、つまり、器具シャフト（１３０）の直接的な方向制御を可能にする。
【０１１５】
ロボットアームの終端のジョイント（例えばＡＲ７）の回転軸を有する器具シャフト（１３０）に対する一定の位置および回転関係は、操縦可能器具（１００）の長さおよび患者内を自由に旋回するトロカールの位置の知識を有するロボットアーム（２００）およびアダプタ（２５０）の制御によって達成されてもよい。これは、支持アーム（２５２）を持たない図１１，１２，１４，１５，１８，２０，２１，２７〜３０，４１，４２に示されている。
【０１１６】
アダプタ（２５０）の最近位ジョイント（例えば図１６，１７，２２〜２５のＡＲ８）の最近位リンク（例えば図１６，１７，２２〜２５のＬ７）と器具シャフト（１３０）との一定の位置および回転関係は、本明細書の他の場所に記載されている器具ガイド（２６６）を使用して達成されてもよい。従って、アダプタ（２５０）の最近位ジョイント（例えば図１６，１７，２２〜２５のＡＲ８）の最近位リンク（Ｌ７）は、器具シャフト（１３０）を、アダプタの最近位ジョイント（例えばＡＲ８の図１６，１７，２２〜２５）の最近位リンク（Ｌ７）（これは、ロボットアームの終端のジョイント（例えば、図１４〜１８およびＬ７（ＲＡ）図１８，２０〜２４）と一定の位置および回転関係で保持するために、遠位に延びるアームまたは支持アーム（２５２）と、器具シャフト（１３０）のための器具ガイド（２６６）（本明細書ではカップリングとしても知られている）を備えていてもよい。
【０１１７】
遠位に延びるアーム（２５２）および器具ガイド（２６６）は、好ましくは剛体である。器具ガイド器具ガイドは、操縦可能器具のシャフトまたはトロカールを受けるように構成されている。
【０１１８】
支持アーム（２５２）は、例えば、器具ガイド（２６６）および／または器具ガイド本体の方向を調節するために、固定用ロボットアームのリンクに対して調節可能であってもよい。調節可能な支持アーム（２５２）は、堅固に取り付けられた状態にするために繰り返しロック可能であってもよい。調節可能な支持アーム（２５２）は、アダプタの最近位ジョイント（例えば、図１６および図１７のＡＲ８）の最近位リンク（Ｌ７）に対して、器具ガイド（２６６）および／または器具ガイド本体の方向を調節するように構成されてもよい。一旦方向が設定されると、調節可能な支持アームは、その方向をロックするように構成される。方向は、繰り返しロック可能であってもよい。調節可能な支持アーム（２５２）は、１または２の移動の自由度（ＤＯＦ）を提供するロック可能なジョイント（２５３）によって相互に接続された２つ以上の剛体リンク（２５２−ａ，２５２−ｂ，図２２〜２５）を備えていてもよい。
【０１１９】
器具ガイド（２６６）は、アダプタ（２５０）の最近位ジョイント（例えば、図１６，１７，２２〜２５のＡＲ８）の最近位リンク（Ｌ７）に一定の関係で支持アーム（２５２）を介して取り付けられてもよい。
本明細書の他の箇所で述べたように、複数のロボットアームが提供されてもよい。それぞれが、作業空間内の同じ開口部を介して挿入される操縦可能器具と一緒に配置されてもよい。一側面によれば、ロボットアームの姿勢は、各アームが衝突を回避するようなものであってもよい。これは、コントローラが、各アームのそれぞれの動作が衝突することなく進むことができるように、各アームの姿勢および姿勢の軌跡を比較することを必要とする。一方のロボットアームの姿勢は、他方のロボットアームによる動作に対応するために、器具の姿勢を一定に保っている間に変化してもよい。これは、ロボットアームが６ＤＯＦ以上を有する場合に特に適用可能である。第１のロボットアームが、第２のアームにスペースを与えるために冗長なジョイントを動かさなければならないことが予想され得る。複数のロボットアームのそのようなシステムは、調和した方法で動作し、移動するように構成されてもよい。図３５および３６は、アダプタの存在により衝突を回避する２つの隣り合わせのロボットアームの例を示す。
【０１２０】
ロボットアームを使用して操縦可能器具の動作を制御する方法が提供される。本発明者らは、単一のコネクタにより、軸の方向とＢＤＰの屈曲方向を別々に制御できることを見出した。さらに、シャフトの軸方向（Ａ−Ａ’）の変位が制御可能であることを見出した。そのうえに、同じ単一コネクタを使用してＢＤＰが屈曲位置にある間、遠位チップは制御可能に回転可能であり、シャフトの方向を一定に保ちながら遠位チップの回転を達成することができる。既存のロボット制御器具、例えば、ダ・ヴィンチ手術システムで使用するために供給される腹腔鏡器具は、ロボットアーム上の相補的な取り付け具とインターフェースする４個の別個の回転ダイヤルを備えている（図１Ａ〜１Ｅを参照）。使い捨て腹腔鏡装置内のワイヤーとプーリーのシステムは、ダイヤルから終端エフェクター（グリッパー）に向けて力を伝達する。メカニズムの複雑さは、先行技術の図１Ｄおよび図１Ｅから自明であり、近位端ハウジングおよびエフェクタ端は、回転可能なシャフトを介して回転力を遠位手首および終端エフェクタに伝達するためにワイヤーによって張力下に保持された多数のコンポーネントを含み、これもまた複雑な配置を含んでいる。公知の欠点は、高い許容誤差および信頼性を有し、使用中の力に耐えることができる多数の構成要素のために、器具の高コストであるだけでなく、組み立て時間もかかることである。いくつかの手順では、シャフトまたは終端エフェクタの連続的な回転が望まれ、例えば、器具が遠隔穿孔、研磨作用、糸の締め付け、コードの巻き取りなどに使用される場合には、シャフトまたは終端エフェクタの連続的な回転が望まれる。また、プーリーおよびワイヤーシステムでは、シャフトの回転数は、現在１．５回転までに制限されている。
【０１２１】
ロボットアームエフェクタ端取り付け具の位置と方向は、この明細書で「器具全姿勢」または「器具姿勢」としても知られる器具の全姿勢を決定する。器具全姿勢は、支点域のまわりのシャフトの方向、シャフトの方向とは異なるＢＤＰの屈曲方向、および遠位端の回転角度を指す。器具全姿勢は、器具遠位端の位置および方向並びに器具遠位端、例えば終端エフェクタの回転角度を有効に決定する。
本明細書に記載の操縦可能なツールおよびシステムは、一つのコネクタを使用して器具全姿勢を定義し、遠位チップはロボット制御の下で無限に回転可能である。
【０１２２】
器具の特定の全姿勢を達成するために必要なロボットアームエフェクタ端取り付け具の位置および方向は、操縦可能器具の（数学的な）モデルおよび関連する１つ以上の（好ましくはすべての）以下に関するパラメータを使用して決定されてもよい。即ち、屈曲可能な近位部の長さ、屈曲可能な近位部の最大直径、屈曲可能な近位部の屈曲率、ＢＰＰ−ＺＯＭの位置、ＢＰＰ−ＣＺＯＭの位置、コネクタまでのＢＰＰの距離、シャフトの長さ、シャフトの直径、支点域の位置、屈曲動作の増幅係数、支点域の寸法、屈曲可能な遠位部の長さ、屈曲可能な遠位部の最大直径、屈曲可能な遠位部の屈曲率、ＢＤＰ−ＺＯＭの位置、ＢＤＰ−ＣＺＯＭの位置、遠位部チップまでのＢＤＰの距離に関するパラメータである。簡略化されたモデルの場合、操縦可能器具の次のパラメータを使用することができる。即ち、シャフトの長さ、コネクタまでのＢＰＰの距離、遠位チップまでのＢＤＰの距離、支点域の位置、ＢＰＰおよびＢＤＰの直径、または増幅率であって、ＢＰＰの長さ、ＢＤＰの長さ、ＢＰＰの屈曲率、およびＢＤＰの屈曲率を追加することもできる。
【０１２３】
装置の姿勢とロボットアームの姿勢との間の関係は、１つ以上の数学モデルから決定されてもよい。以下に例を示す。
簡略化したモデルの場合
【数１】
2021511087.tif 000003
詳細なモデルの場合
【数２】
2021511087.tif 000004
定義
【数３】
2021511087.tif 000005
【０１２４】
ロボットアームのエフェクタ端取り付け具の制御は、Denavit-Hartenbergの記法に基づいて導き出すことができる。この表記法において、座標フレームは２つのリンク間のロボットアームのジョイントに取り付けられ、１つの変換がジョイント、［Ｚ］に関連付けられ、第２の変換がリンク［Ｘ］に関連付けられるようになっている。
ロボットアームに沿った座標変換は、ロボットの運動方程式に基づくｎ個のリンクから構成される。
【数４】
2021511087.tif 000006
ここで、［Ｔ］は終端リンクの位置を示す変換である。
【０１２５】
座標変換［Ｚ］と［Ｘ］を決定するために、リンクを接続するジョイントは、回転ジョイントまたは直動ジョイントとしてモデル化され、それぞれは、ジョイント軸を形成し、２つのリンクの相対的な動作を定義する空間内の個有の線Ｓを有する。典型的なロボットアームは、ロボットアームの各ジョイントに対する一連の６本の線Ｓｉによって特徴づけられる。それぞれの一連の線ＳｉとＳｉ＋１に対して、共通の法線Ａｉ，ｉ＋１がある。６本のジョイント軸Ｓｉと５本の共通の法線Ａｉ，ｉ＋１のシステムは、典型的な６自由度ロボットの運動学的骨格を形成する。DenavitとHartenbergは、Ｚ座標軸がジョイント軸Ｓｉに割り当てられ、Ｘ座標軸が共通法線Ａｉ，ｉ＋１に割り当てられる表記法を導入した。
【０１２６】
ロボットアームに（電子的、光、ＲＦ）制御信号を出力するように構成された制御ユニットが提供されてもよい。制御ユニットは、典型的には、一連の実行可能な命令を実行するように構成された回路（例えば、プロセッサおよびメモリ）を備える。出力は、電子信号、光信号、無線信号などであってもよい。
【０１２７】
制御信号は、
− 支点域を中心とした軸の回転、
− シャフトの軸まわりの回転（Ａ−Ａ’）、
− シャフトの軸方向（Ａ−Ａ’）の変位、
− 屈曲可能な遠位部の屈曲、
− 屈曲可能な遠位部が屈曲位置にあるときの終端エフェクタの回転
を含む操縦可能器具の動作をもたらしてもよい。
【０１２８】
シャフトの軸方向位置は、処置中に変化してもよい。制御ユニットは、シャフトの軸方向位置の変化に応答して支点域の位置を決定するように構成されてもよく、すなわち、シャフトに沿った支点域の位置は、動的に調整可能であってもよい。
【０１２９】
操縦可能器具シャフトと屈曲可能な遠位部の上述の動作は、操縦可能器具の終端エフェクタの位置と方向を決定するために結合されている。
【０１３０】
手動入力ユニットが、操縦可能器具の制御のための手動入力（例えば、動作情報）を受信するために提供されてもよい。
制御ユニットは、さらに、
− 手動入力ユニットからセンサ信号を受信し、
− 手動入力ユニットからの信号に応答してロボットアームの動作を制御するための制御信号を出力する
ように構成されてもよい。
【０１３１】
手動入力ユニットは、片方の手の動作を感知して、対応するロボットアームの制御を可能にしてもよい。手動入力ユニットは、両手の動作を感知して、２つのロボットアームの対応する制御を可能にしてもよい。手動入力ユニットは、各手の動作を２自由度以上（例えば、３，４，５，６，７ＤＯＦ）、好ましくは６以上のＤＯＦで感知してもよい。最も好ましいのは、回転の３ＤＯＦ、並進の３ＤＯＦ、および終端エフェクタの作動のための１ＤＯＦで動作が感知されることである。任意の追加の冗長なＤＯＦは、ロボットアームの特異性を減少させる可能性がある。手動入力ユニットは、０自由度の、または３自由度の、または６自由度全ての力のフィードバックを提供する。
【０１３２】
手動入力ユニットは、手動で作動する機械的な動作に対応する信号を出力するものであれば何であってもよい。手動入力ユニットは、以下のうちの１つ以上から構成されていてもよい、即ち、
− 機械的なジョイスティック。機械的ジョイスティックは、２ＤＯＦ以上（例えば、３，４，５，６，７ＤＯＦ、好ましくは６以上のＤＯＦ）を有していてもよい。最も好ましいのは、回転の３ＤＯＦ，３ＤＯＦの位置、および終端エフェクタの作動のための１つを有することである。０ＤＯＦまたは３位置ＤＯＦ、または６ＤＯＦすべてに力のフィードバックがあってもよい。ジョイスティックは、終端エフェクタの位置と方向に沿って並んでいてもよい。
− ワイヤレス電磁気６ＤＯＦセンサ（Ascension社）
− １つ以上のジャイロスコープおよび／または１つ以上の加速度センサを備えた無線６ＤＯＦ。好ましくは、３つの回転軸加速度計、および３つの直線軸加速度計を備える。例として、ゲームコントローラ（例えば、任天堂WII、ソニー・プレイステーションMOVEなど）、スマートフォンなどが挙げられる。
− 画像認識システム。このようなシステムでは、次の２つのカメラが外科医の手の動作をキャプチャし、潜在的にカメラが光学的にロックオンするための基準オブジェクトまたはマーキングと一緒に配置されている。
− １つまたは複数のフットペダル。１つまたは複数のフットペダルは、１つまたは複数の追加のロボットアームの制御を切り換えるように構成される。例えば、第１のフットペダルは、第２のロボットアームに取り付けられた右手の器具と第３のロボットアームに取り付けられた第３の器具との間で、右手の動作を感知した手動入力装置ユニットによる制御を切り換えるように構成されていてもよい。第３のロボットアームは、組織を引っ込めるために使用されてもよい。例えば、第２のフットペドルは、第２のロボットアームに装着された右手の器具と第４のロボットアームに装着された第４の器具との間の右手の動作を感知して手動入力装置ユニットによる切り換え制御を行ってもよい。第４のロボットアームは、例えば内視鏡を一定の位置に保持するためのものであってもよい。
のうちの１つ以上である。
【０１３３】
手動入力ユニットは、「フィンガークラッチ」を構成してもよい。フィンガークラッチを作動させることにより、終端エフェクタに影響を与えることなく、入力装置の再配置が可能となる。それは、器具の動作が動作量の端に達したときに、操作者の手を動作量の中心内で再位置決めすることを可能にする。フィンガークラッチは、手の近接した位置にスイッチとして配置されていてもよいし、フットペダルとして配置されていてもよい。
【０１３４】
制御装置は、手動入力装置によって感知された手動の動作を、操縦可能器具の対応する動作に変換するようにさらに構成されてもよい。装置の対応する動作は、ユーザの手動の動作と比較してスケーリングされてもよい（アップまたはダウン）。装置の対応する動作は、ユーザの手動による動作と比較して減衰されてもよい。
【０１３５】
ある側面において、手動入力ユニットによって検出された回転動作は、操縦可能器具の対応する動作においてスケールアップされる。ある側面において、手動入力ユニットによって検出される回転動作は、スケールアップされる。ある側面において、手動入力ユニットによって検出された回転動作のみがスケールアップされ、変位動作は、操縦可能器具の対応する動作においてスケールアップされない。ある側面において、遠位チップ部または終端エフェクタの屈曲動作に対応する手動入力ユニットによって検出される回転動作のみがスケールアップされ、変位動作は、操縦可能器具の対応する動作においてスケールアップされない。ある側面において、遠位チップ部または終端エフェクタの屈曲動作は、手動入力と比較してスケールアップされる。例えば、手動入力ユニットが遠位チップまたは終端エフェクタの６０度の屈曲を検出した場合、遠位チップまたは終端エフェクタの対応する角動作は９０度までスケールアップされてもよく、手動入力ユニットが遠位チップまたは終端エフェクタの３０度の屈曲を検出した場合、遠位チップまたは終端エフェクタの対応する屈曲は４５度までスケールアップされてもよい。手動入力ユニットが遠位チップまたは終端エフェクタの０度の屈曲を検出した場合、遠位チップまたは終端エフェクタの対応する屈曲は０度のままである。遠位チップまたは終端エフェクタの屈曲のアップスケーリングのため、手術者の手首への負担が少ない。前記制御ユニットは、前記手動入力ユニットから受信したセンサ信号を、前記操縦可能器具の（数学的な）モデルを用いて、前記ロボットアームの制御信号に変換するようにさらに構成されてもよい。
【０１３６】
このモデルは、屈曲可能な遠位部を、２つ以上の回転軸が交差する一点を有するジョイント（前述のＢＤＰ−ＣＺＯＭ）として扱ってもよい。前記モデルは、前記屈曲可能な近位部分を、２つ以上の回転軸が交差する一点を有するジョイントとして扱ってもよい（前記ＢＰＰ−ＣＺＯＭ）。
【０１３７】
制御装置は、（体腔の壁の位置の変化に合わせて動く）トロカールの位置の変化に応答して、拡張可能な体腔内に挿入されたトロカールと一定のスライド可能な関係にある器具シャフトを維持するようにさらに構成されてもよい（例えば、２Ｄまたは３Ｄカメラ＋パターン認識または反射マーカーによって実装される）。制御ユニットは、呼吸の人工のろ過動作をするように構成されてもよい。
【０１３８】
制御ユニットは、支点域の軸方向位置をトロカールとの一定の関係で維持するようにさらに構成されてもよい。
【０１３９】
非接触測定ユニットは、操縦可能器具の制御のために非接触データ（例えば、寸法測定データ、視覚情報、分光学的情報、操作ボリューム内の特徴の距離情報）を受信するように提供されてもよい。非接触測定ユニットは、非接触測定ユニットから得られた情報を用いた自動処理を容易にする。非接触測定ユニットは、イメージセンサを備えていてもよい。非接触測定ユニットは、カメラ、例えば、２次元カメラや３次元カメラを備えていてもよい。非接触測定ユニットは、分光測定装置を備えてもよい。非接触測定ユニットは、距離センサ、例えば、ＩＲセンサを備えていてもよい。非接触測定ユニットは、動作空間に挿入可能である。非接触測定ユニットは、動作空間が組織構造、組織の種類などの外科手術の動作空間である手術環境での使用が想定されており、内視鏡などの腹腔鏡器具の先端に設けられていてもよい。
【０１４０】
制御ユニットは、操縦可能器具が反復動作を行うようにロボットアームを制御するよう構成されていてもよい。ロボットアームは、１つの動作を学習し、非接触測定ユニットのガイダンスの下でそれを繰り返すことができるように構成されていてもよい。例えば、続けて１０本の縫合糸を作ったり、直線、円、または特定のパターンで切断したりする。
【０１４１】
制御ユニットは、ロボットアームの１つ以上の（好ましくは全ての）ジョイントに配置された力センサから力イベントを決定するようにさらに構成されていてもよく、ここでは、力センサが操縦可能器具に加えられた外力を検出する。外力は、直線的な力であってもよく、好ましくは、シャフトの軸方向（Ａ−Ａ’）に沿って加えられる力である。外力イベントは、所定の閾値以上のものであってもよい。閾値は、使用される終端エフェクタに依存してもよい。終端エフェクタがシザーツールである場合には、閾値は、鈍感な先細りクランプを導入する場合よりも低くなる。閾値は、作業されている構造物に依存する場合がある。しきい値は、例えば、プルダウンメニューからの選択などにより、ユーザが定義することができる。脳神経外科医は、整形外科医とは異なる閾値を使用するだろう。
【０１４２】
力イベントは、操縦可能器具が、操縦可能器具の操作者の視野（ＦＯＶ）内にないときにトリガされてもよい。これは、外科医が前立腺切除術中の小血管など、内視鏡を介して手術空間のわずかな容積を良好に見ることができるが、内視鏡の後方の視野は見えず、トロカールとターゲットの人体組織の間の空間を見ることができないような外科的な設定に適用される。特に、手術スペースに器具を挿入する際や、助手が操作を行う際には、見えないところで器具が構造物に損傷を与える危険性がある。挿入された器具が腸、動脈、または他の解剖学的構造物に損傷を与える可能性がある。モータ駆動の器具が組織を穿孔するとき、外科医が「感じない」ので、外科医が知らないこともある。
【０１４３】
特定の閾値を超えて力イベントをトリガすることにより、操縦可能器具がＦＯＶの外にあるときに、チップ部および終端エフェクタがＦＯＶ内にあるときにも、操縦可能器具が構造物に力を加えることを可能にする。力イベントの検出は、操縦可能器具のロボットアームの動作の停止または反転、および／または可聴または視覚的な警報をもたらしてもよい。操作者のＦＯＶは、例えば、目標操作部から半径４〜５ｃｍの位置にあってもよい。
【０１４４】
本明細書でさらに提供されるシステムは、本明細書に記載されるような操縦可能器具と、ロボットアームとからなるシステムである。システムは、さらに、本明細書に記載されているように制御ユニットを構成してもよい。システムは、本明細書に記載の手動入力ユニットをさらに含んでもよい。システムは、本明細書に記載の非接触測定ユニットをさらに含んでもよい。システムは、１つ以上のロボットアームをさらに含んでもよい。
【０１４５】
本明細書でさらに提供されるのは、本明細書に記載されているように、付属の操縦可能器具を動かすために本明細書に記載されているようにロボットアームを制御する方法であり、この方法は、以下を含む操縦可能器具の動作に影響を与える。即ち、
− 支点域を中心としたシャフトの回転、
− シャフトの軸まわりの回転（Ａ−Ａ’）、
− シャフトの軸方向の変位、
− 屈曲可能な遠位部の屈曲、
− 屈曲可能な遠位部が屈曲位置にあるときの終端エフェクタの回転
である。
【０１４６】
本発明の方法によれば、操縦可能器具の動作は、手動入力ユニットに応答することが可能である。
【０１４７】
手動入力ユニットに応答する操縦可能器具の動作は、前述の操縦可能器具の（数学的な）モデルを使用して決定できる。
【０１４８】
さらに提供されるのは、本明細書に記載された方法を実行するように構成されたコンピューティングデバイスまたはシステムである。
さらに提供されるのは、コンピューティングデバイスまたはシステムによって実行されると、コンピューティングデバイスまたはシステムが本明細書に記載の方法を実行させる命令を有するコンピュータ・プログラムまたはコンピュータ・プログラム製品である。
さらに提供されるのは、本明細書に記載されるようなコンピュータ・プログラムをその上に格納したコンピュータ読取可能な媒体である。
さらに提供されるのは、コンピュータ装置またはシステムによって実行されると、コンピュータ装置またはシステムに本明細書に記載されている方法を実行させる命令が格納されているコンピュータ可読媒体である。
さらに提供されるのは、本明細書に記載されるようなコンピュータ・プログラムまたはコンピュータ・プログラム製品を代表するデータ・ストリームである。
【０１４９】
図１Ａ〜Ｅは、ダ・ヴィンチ外科用ロボットシステム（インテュイティヴ・サージカル社）用の、従来技術のロボット操作可能器具（８００）の異なる外観を示している。先行技術の器具（８００）は、近位端（２０）および遠位端（４０）を有するシャフト（８３０）と、ロボットシステムの終端エフェクタに一定の関係で取り付け可能な近位端（２０）のカップリング本体（８１０）と、シャフト（８３０）の遠位端（４０）の終端エフェクタ（８４０）とを備えている。結合体（８１０）には、ダイヤル“ａ”を使用して軸（Ａ−Ａ’）まわりのシャフト（８３０）の回転動作を個別に制御し、ダイヤル“ｂ”を使用して第１回転ジョイント（軸Ｂ−Ｂ’）についてのグリッパー（ｄ／ｃ２）の回転を制御し、ダイヤル“ｃ”および“ｄ”を使用して第２回転ジョイント（軸Ｃ−Ｃ’）についてのグリッパーアーム（ｄ／ｃ２）の個別の回転を制御する、４つの回転ダイヤル（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が配置されている。グリッパーアーム（ｃ１／ｃ２）の動作を効果的にするためには、少なくとも４つのダイヤルを作動させなければならず、シャフト（８３０）は、シャフトの姿勢がダ・ヴィンチ手術用ロボットシステムの終端エフェクタの姿勢と一定の関係にあるように、カップリング本体（８１０）を介してロボットアームと回転接続されている。カップリング本体の複雑さは、図１Ｄおよび１Ｅに描かれている。カバーなしでは、４つの回転ダイヤル（ａ，ｂ，ｃ１，ｃ３）のそれぞれが、制御コード（ａ−４，ｂ−４，ｃ１−４，ｃ２−４）が巻かれた別個のスピンドル（ａ−２，ｂ−２，ｃ１−２，ｃ２−２）に取り付けられており、コードが関連するコンポーネントを引っ張って回転させる。複数の滑車（ｂ−６，ｃ１−６，ｃ２−６）が各コードを操舵するために使用される。同様に、終端エフェクタ（１４０）（図１Ｂ）の複雑さは、複数の滑車を有することからも明らかである。
【０１５０】
図２Ａおよび２Ｂは、本明細書に記載されているようなロボット制御可能な操縦可能器具（１００）の図である。それは、近位端（２０）および遠位端（４０）を有し、シャフト（１３０）、屈曲可能な近位部分であるＢＰＰ（１２０）および屈曲可能な遠位部分であるＢＤＰ（１４０）から構成されている。ロボットアーム（２００）に取り外し可能に取り付けられるように構成されたコネクタ（１１０）が、ＢＰＰ（１２０）の近位終端（２０）に一定の回転関係で取り付けられている。終端エフェクタ（１５０）は、ＢＤＰ（１４０）の遠位端（４０）に一定の回転関係で取り付けられている。シャフト（１３０）は、支点域（１３４）を中心に旋回する。
【０１５１】
図２Ａでは、ＢＰＰ（１２０）およびＢＤＰ（１４０）は直線であり、終端エフェクタ（１５０）の回転軸（１５２）、シャフト（１３０）の中央長手方向軸（１３２）、およびコネクタ（１１０）の回転軸（１２）は相互に同軸である。図２Ｂでは、ＢＤＰ（１４０）は、ＢＰＰ（１２０）の屈曲に応答して曲げられ、終端エフェクタ（１５０）は、コネクタ（１１０）の回転軸（１１２）のまわりの相補的な回転によって、ＢＤＰ（１４０）が屈曲した位置（シャフトに対して相対的に）にあるときに、その回転軸（１５２）のまわりで回転可能である。異なる方向におけるＢＰＰ（１２０）の回転軸（１１２）は、ＢＰＰ（１２０）に沿った動作域（１２２）で交差する。この図では、ＢＤＰ（１４０）は曲線に沿って曲がり、回転ジョイントのまわりではない。異なる方向におけるＢＤＰ（１４０）の回転の軸（１１２）は、ＢＤＰ（１４０）に沿った動作のゾーン（１４２）で交差する。
【０１５２】
図３Ａは、基端部（２３２）およびエフェクタ端（２６２）を有するロボットアーム（２００）を図示しており、基端部（２３２）では、始端のジョイントがベース支持体（２３４）に取り付けられ、エフェクタ端（２６２）では、終端のジョイントが、操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に取り付けられている。ロボットアーム（２００）は、１〜２ＤＯＦの動作を提供する運動学的な対であるｎ個のジョイントを有する。運動学的な対は、好ましくは、それぞれが１ＤＯＦの動作のみを提供する回転および／または直動ジョイントである。
【０１５３】
図３Ｂ〜３Ｉは、操縦可能器具（１００）に取り付けられたロボットアーム（２００）の異なる構成を模式的に示している。円柱（２２０ａ〜ｉ）は回転ジョイントを、立方体（２２０ｆ’）は直動ジョイントを表し、円柱を結ぶ線はロボットアームのリンク（２３０ａ〜ｉ）を表している。図の間の変更は、ジョイントの回転軸または変位の方向、ジョイントの数、およびトロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）の有無である。
【０１５４】
図３Ｂでは、ロボットアームは、６つの介在するリンク（２３０ａ〜ｆ）によって直列に接続された７つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｇ）を有する。各リンクは、付属の基端部（２３２）ジョイントの回転軸と、付属のエフェクタ端（２６２）ジョイントの回転軸との間の直交関係を維持するように構成されている。終端のジョイント（２２０ｇ）は、操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に接続されている。
【０１５５】
図３Ｃで、ロボットアームは、６つの介在するリンク（２３０ａ〜ｆ）によって直列に接続された７つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｇ）を有する。リンク（２３０ａ〜ｅ）の各々は、取り付けられた基端ジョイントの回転軸と、取り付けられたエフェクタ端ジョイントの回転軸との間の直交関係を維持するように構成されている。リンク（２３０ｅ〜ｆ）と取り付け具（２６０）の方向によって、ジョイント（２２０ｅ〜ｇ）の回転軸は、ＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ、１２２）のＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ、１２０）で衝突することなく交差するように構成することができる。終端のジョイント（２２０ｇ）は、操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に接続されている。
【０１５６】
図３Ｄで、ロボットアームは、８つの介在するリンク（２３０ａ〜ｈ）によって直列に接続された９つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｇ）を有する。リンク（２３０ａ〜ｇ）の各々は、付属の基端ジョイントの回転軸と付属のエフェクタ端ジョイントの回転軸との間の直交関係を維持するように構成されている。リンク（２３０ｇ〜ｈ）と取り付け具（２６０）の方向により、ジョイント（２２０ｇ〜ｉ）の回転軸は、ＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２２）のＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２０）で衝突することなく交差するように構成することができる。終端のジョイント（２２０ｉ）は、操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に接続されている。
【０１５７】
図３Ｅで、ロボットアームは、７つの介在するリンク（２３０ａ〜ｇ）によって直列に接続された８つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｈ）を有する。リンク（２３０ａ〜ｇ）の各々は、付属の基端ジョイントの回転軸と付属のエフェクタ端ジョイントの回転軸との間の直交関係を維持するように構成されている。リンク（２３０ｇ）と取り付け具（２６０）の方向により、ジョイント（２２０ｇ〜ｈ）の回転軸は、ＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２２）のＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２０）で衝突することなく交差するように構成することができる。終端の接合部（２２０ｈ）は、操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に接続されている。
【０１５８】
図３Ｆで、ロボットアームは、８つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｅ，ｇ〜ｉ）と、８つの介在するリンク（２３０ａ〜ｈ）によって直列に接続された１個の直動ジョイント（２２０ｆ’）とを有する。各リンク２３０ａ〜ｄ，ｇ，ｈは、装着された基端側リンクの回転軸と装着されたエフェクタ側リンクの回転軸との間に直交関係を維持するように構成されている。直動ジョイント（２２０ｆ’）は、回転ジョイント２２０ｅ，ｇ間の距離を変化させる。終端のジョイント（２２０ｉ）は、操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に接続されている。
【０１５９】
図３Ｇで、ロボットアームは、８つの介在するリンク（２３０ａ〜ｈ）によって直列に接続された９つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｉ）を有する。リンク（２３０ａ〜ｇ）の各々は、付属の基端ジョイントの回転軸と付属のエフェクタ端ジョイントの回転軸との間の直交関係を維持するように構成されている。リンク（２３０ｇ〜ｈ）と取り付け具（２６０）の方向により、ジョイント（２２０ｇ〜ｉ）の回転軸は、ＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２２）のＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２０）で衝突することなく交差するように構成することができる。終端のジョイント（２２０ｉ）は、操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に接続されている。さらに提供されるのは、直動ジョイント（２２０ｇ’）である。直動ジョイント（２２０ｆ’）の一端はリンク２３０ｆに取り付けられているので、エフェクタ端の直動ジョイント（２２０ｈ’）の後に３つの回転ジョイント（２２０ｇ〜ｉ）が設けられている。直動ジョイントの他方の終端は、支持（剛体）アーム（２３０ｇ’）を介して、操縦可能器具（１００）がスライド可能に挿入されるトロカール（２６４）用のクランプに取り付けられる。
【０１６０】
図３Ｈで、ロボットアームは、８つの介在リンク（２３０ａ〜ｉ）によって直列に接続された６つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｆ）と、１つの直動ジョイント（２２０ｇ）と、３つの回転ジョイント（２２０ｈ〜ｊ）とを備えている。各リンク（２３０ａ〜ｇ）は、装着された基端側ジョイントの回転軸と装着されたエフェクタ側ジョイントの回転軸との間に直交する関係を維持するように構成されている。リンク（２３０ｇ〜ｈ）と取り付け具（２６０）の方向によって、ジョイント（２２０ｈ〜ｊ）の回転軸は、ＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２２）のＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２０）で衝突することなく交差するように構成することができる。終端の３つの回転ジョイント（２２０ｈ〜ｊ）は、直動ジョイント（２２０ｇ）を介して残りの回転ジョイントに取り付けられており、直動ジョイント（２２０ｇ）の作動は、軸方向（Ａ−Ａ’）における操縦可能器具（１００）の変位をもたらす。終端のジョイント（２２０ｊ）は、操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に接続されている。さらに、トロカール（２６４）をリンク（２３０ｆ）の１つに接続するための支持（剛体）アーム（２３０ｆ）が設けられている。支持（剛体）アーム（２３０ｆ）は、リンク（２３０ｆ）およびトロカール（２６４）に一定の（回転および位置）関係で提供される。支持（剛体）アーム（２３０ｆ）の一端は、エフェクタの終端で支持（剛体）アーム（２３０ｆ）の後に３つの回転ジョイント（２２０ｈ〜ｊ）を提供するように、リンク（２３０ｆ）に取り付けられている。支持（剛体）アーム（２３０ｆ）の他方の終端は、操縦可能器具（１００）がスライド可能に挿入されるトロカール（２６４）のためのクランプに取り付けられている。
【０１６１】
図３Ｉで、ロボットアームは、８つの介在するリンク（２３０ａ〜ｈ）によって直列に接続された９つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｉ）を有する。リンク（２３０ａ〜ｆ）の各々は、取り付けられた基端ジョイントの回転軸と取り付けられたエフェクタ端のジョイントの回転軸との間の直交関係を維持するように構成されている。リンク（２３０ｇ〜ｈ）と取り付け具（２６０）の方向によって、ジョイント（２２０ｇ〜ｉ）の回転軸は、ＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２２）のＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２０）で衝突することなく交差するように構成することができる。終端のジョイント（２２０ｊ）は、操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に接続されている。器具ガイド（２６６）をリンク（２３０ｆ）の１つに接続するための支持（剛体）アーム（２３０ｆ’）がさらに提供される。支持（剛体）アーム（２３０ｆ’）は、リンク（２３０ｆ）および器具ガイド（２６６）に対して一定の（回転および位置）関係で提供される。支持（剛体）アーム（２３０ｆ’）の一端は、エフェクタの終端で支持（剛体）アーム（２３０ｆ’）の後に３つの回転ジョイント（２２０ｇ〜ｉ）を提供するように、リンク（２３０ｆ）に取り付けられている。支持（剛体）アーム（２３０ｆ’）の他端は、操縦可能器具（１００）がスライド可能に挿入される器具ガイド（２６６）に取り付けられている。さらに、トロカール（２６４）がある。
【０１６２】
図３Ｊで、ロボットアームは、８つの介在するリンク（２３０ａ〜ｈ）によって直列に接続された９つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｉ）を有する。リンク（２３０ａ〜ｆ）の各々は、取り付けられた基端ジョイントの回転軸と、取り付けられたエフェクタ端ジョイントの回転軸との間の直交関係を維持するように構成されている。リンク（２３０ｇ〜ｈ）と取り付け具（２６０）の方向によって、ジョイント（２２０ｇ〜ｉ）の回転軸は、ＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２２）のＢＰＰ−ＣＺＯＭ（図１Ｂ，１２０）で衝突することなく交差するように構成することができる。終端の接合部（２２０ｊ）は、操縦可能器具（１００）のコネクタへの取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に接続されている。さらに提供されるのは、器具シャフトをリンク（２３０ｆ）の１つに接続するための支持（剛体）アーム（２３０ｇ”）である。支持（剛体）アーム（２３０ｇ”）は、リンク（２３０ｇ）に一定の（回転および位置）関係で提供され、器具シャフトに結合される。支持（剛体）アーム（２３０ｇ”）の一端は、エフェクタの終端で支持（剛体）アーム（２３０ｇ”）の後に２つの回転ジョイント（２２０ｈ〜ｉ）を提供するように、リンク（２３０ｇ）に取り付けられている。支持（剛体）アーム（２３０ｇ”）の他方の終端は、シャフトおよびリンク（２３０ｇ）を一定の位置および回転整列に置く器具シャフト用のカップリングに取り付けられている。
【０１６３】
図３Ｋで、ロボットアームは、７つの介在するリンク（２３０ａ〜ｇ）によって直列に接続された６つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｆ）を有する。リンク２３０ａ〜ｆの各々は、付属の基端ジョイントの回転軸と付属のエフェクタ端ジョイントの回転軸との間の直交関係を維持するように構成されている。ロボットアーム終端ジョイント（２２０ｇ）は、並列に配置された３つの角柱状ジョイント（Ｐ−ａ，−ｂ，−ｃ）からなるアダプタ（２５０）に接続されており、多脚機構を形成している。３つの直動ジョイント（Ｐ−ａ，−ｂ，−ｃ）は、遠位端で共通の足板（２７４）に、近位端で共通の腰板（２７２）に取り付けられている。共通の足板（２７４）は、操縦可能器具（１００）のコネクタに着脱可能に取り付けるための取り付け具（２６０）に接続されている。
【０１６４】
図３Ｌは、遠位端で器具ガイド（２６６）に接続された支持（剛性）アーム（２５２）を備えた図３Ｋのロボットアームを示し、他端で多脚アダプタ（２５０）の近位端、すなわちジョイント２２０ｇの遠位端に接続されている。支持（剛体）アーム（２５２）は、調整不可能である。器具ガイド（２６６）は、アダプタ（２５０）の共通の腰板（２７２）と実質的に一定の位置関係および回転関係にある。
【０１６５】
図３Ｍは、ボールおよびソケットのジョイント（２５３）によって接合された２つのリンク（−ａ，−ｂ）を有する、調節可能な支持アーム（２５２）を備えた、図３Ｌのロボットアームを示す。支持アーム（２５２）は調節可能であり、器具ガイド（２６６）の方向を共通の腰板（２７２）との関係で設定およびロックすることができる。
【０１６６】
図３Ｎは、支持アーム（２５２）が遠位端でトロカール（２６４）、またはトロカール（２６４）を保持する器具ガイド（２６６）に接続されていることを除いて、図３Ｌのロボットアームに類似している。
【０１６７】
図３Ｏは、ボールおよびソケットのジョイント（２５３）によって結合された２つのリンク（−ａ，−ｂ）を有する、調節可能な支持アーム（２５２）を備えた、図３Ｎのロボットアームを示している。支持アーム（２５２）は、調整可能であり、トロカール（２６４）、またはトロカール（２６４）を保持する器具ガイド（２６６）の方向を、共通の腰板（２７２）との関係で設定およびロックすることを可能にする。
【０１６８】
図３Ｐは、図３Ｎのロボットアームを示し、調整可能な支持アーム（２５２）を備え、回転ジョイント（２５３−ａ〜ｄ）によって結合された５つのリンク（２５２−ａ〜ｅ）を有する、図３Ｎのロボットアームを示す。ジョイントは、例えば電動で作動しまたは駆動される。
【０１６９】
図３Ｑは、図３Ｎのロボットアームを示しており、２つの回転ジョイント（２５３−ａと−ｂ）と１つの直動ジョイント（Ｐ−ａ）によって結合された５つのリンク（２５２−ａ〜−ｄ）を持つ、調整可能な支持アーム（２５２）を備えている。ジョイントは、例えば電動で作動しまたは駆動される。
【０１７０】
図３Ｒは、図３Ｎのロボットアームを示しており、調整可能な支持アーム（２５２）を備えており、７つの回転ジョイント（２５３−ａ〜ｇ）で結合された７つのリンク（２５２−ａ〜ｇ）を有している。ジョイントは、例えば電動で作動しまたは駆動される。近位端の支持アーム（２５２）は、ロボットアームの基部に関連して配置されている；支持アームは、第２のロボットアームであってもよい。
【０１７１】
図４Ａは、第１のジョイントがベース支持体（２３４）に取り付けられ、終端のジョイントが操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に取り付けられたロボットアーム（２００）の概略図である。ロボットアーム（２００）は、制御ユニット（３００）によって生成された信号によって制御され、制御ユニット（３００）は、手動入力ユニット（４００）からの信号を受けて、操縦可能器具（１００）の動作を手動で制御する。手動入力は、操作者の例えば手、足などによる手動入力によって提供される。
【０１７２】
図４Ｂは、第１のジョイントがベース支持体（２３４）に取り付けられ、終端のジョイントが操縦可能器具（１００）への取り外し可能な取り付けのための取り付け具（２６０）に取り付けられているロボットアーム（２００）の概略図である。制御ユニット（３００）は、操作量を寸法測定する非接触測定ユニット（４５０）に取り付けられている。ロボットアーム（２００）は、制御ユニット（３００）によって生成された信号によって制御され、制御ユニット（３００）は、非接触測定ユニット（４５０）からの信号を受信する。機械学習プロトコルを使用して、制御ユニットは、非接触測定ユニット（４５０）から受信した信号を使用して、所望の動作を実行するようにロボットアーム（２００）を自動的に制御する。自動操作をオーバーライドする可能性は、制御ユニット（３００）に接続された手動入力ユニット（４００）によって提供される。
【０１７３】
図５は、患者（５００）が置かれる手術台（２３８）に対して移動可能なトロリー（２３６）に取り付けられたベース（２３４）に取り付けられた例示的なロボットアーム（２００）を示している。ロボットアーム（２００）は、図２Ｂの７つの回転ジョイント（２２０ａ〜ｇ）と介在リンク（２３０ａ〜ｆ）の配置に類似した、介在リンク（２３０ａ〜ｆ）によって接続された７つの回転ジョイント（Ｒ１〜Ｒ７）で構成されている。
【０１７４】
図６は、図５のロボットアーム（２００）の詳細図であり、示された回転ジョイント（Ｒ１〜Ｒ７）および対応する回転軸（Ｑ−７）を有する。
【０１７５】
図７は、終端エフェクタ（１５０，Θｅ３）の同じ軸方向（１３０）および回転軸（１５２）の方向を維持しながら、ＢＤＰ（１４０）が屈曲位置（Ａ’，Ｂ’，Ｃ’）にあるときに終端エフェクタ（１５０）の回転を達成するためのロボットアーム（２００）の異なる姿勢（Ａ，Ｂ，Ｃ）を図示している。終端エフェクタ（１５０）の回転は、コネクタを介して操縦可能器具（１００）に伝達される回転ジョイント（Ｒ７）の回転によって達成される。シャフトの方向（Θｓ１，Θｓ２，Θｓ３−図９参照）、終端エフェクタの方向（Θｅ１，Θｅ２，Θｅ３−図７，８参照）、およびジョイント角度（Ｒ１−Θｒ１，Ｒ２−Θｒ２，Ｒ３−Θｒ３，Ｒ４−Θｒ４，Ｒ５−Θｒ５，Ｒ６−Θｒ６，Ｒ７−Θｒ７−図６参照）、図７における操縦可能器具（１００）の姿勢を規定するロボットアーム（２００）のジョイントの角度は、表１に設定されている。同じ参照フレームが図８および図９で使用されている。
【表１】
2021511087.tif 000007
【０１７６】
図８は、終端エフェクタの同じシャフト（１３０）の方向および回転角度を維持しながら、ＢＤＰ（１４０，Θｅ１，Θｅ２）を異なる方向（Ａ’，Ｂ’，Ｃ’）に曲げるためのロボットアーム（２００）の異なる姿勢（Ａ，Ｂ，Ｃ）を図示している。ＢＤＰ（１４０）の屈曲は、コネクタを介して操縦可能器具（１００）に伝達される回転ジョイント（Ｒｉ〜Ｒ７）の回転によって達成される。シャフトの方向（Θｓ１，Θｓ２，Θｓ３−図９参照）、終端エフェクタの方向（Θｅ１，Θｅ２，Θｅ３−図７，８参照）、およびジョイントの角度（Ｒ１−Θｒ１，Ｒ２−Θｒ２，Ｒ３−Θｒ３，Ｒ４−Θｒ４，Ｒ５−Θｒ５，Ｒ６−Θｒ６，Ｒ７−Θｒ７−図６参照）、図８の操縦可能器具（１００）の姿勢を規定するロボットアーム（２００）のジョイントの角度は、表２に示されている。同じ参照フレームが、図７および図８において使用されている。
【表２】
2021511087.tif 000008
【０１７７】
図９は、終端エフェクタ（１５０）の同じ方向と終端エフェクタの回転角度を維持しながら、シャフト（１３０，Θｓ１，Θｓ２）の異なる方向（Ａ’，Ｂ’，Ｃ’）に作用するロボットアーム（２００）の異なる姿勢（Ａ，Ｂ，Ｃ）を図示している。軸方向は、コネクタを介して操縦可能器具（１００）に伝達される回転ジョイント（Ｒｉ〜Ｒ７）の回転によって達成される。シャフトの方向（Θｓ１，Θｓ２，Θｓ３−図９参照）、終端エフェクタの方向（Θｅ１，Θｅ２，Θｅ３−図７，８参照）、およびジョイントの角度（Ｒ１−Θｒ１，Ｒ２−Θｒ２，Ｒ３−Θｒ３，Ｒ４−Θｒ４，Ｒ５−Θｒ５，Ｒ６−Θｒ６，Ｒ７−Θｒ７−図６参照）、図９における操縦可能器具（１００）の姿勢を規定するロボットアーム（２００）のジョイントの角度は、表３に示されている。同じ参照フレームが、図７および図８において使用されている。
【表３】
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【０１７８】
図１０は、終端の３つの回転ジョイント（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７）の回転軸が交差するロボットアーム（２００）の構成を示す。それらは、操縦可能器具（２００）のＢＰＰ（１２０）、特に動作域（１２２）、より正確にはＢＰＰ−ＣＺＯＭで交差している。３つのジョイント（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７）の回転は、ＢＰＰおよびＢＤＰの屈曲、および終端エフェクタ（１５０）の回転を制御する。終端の３つのジョイント（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７）は、既存のロボットアーム（２００）を適応させて構成してもよい。
【０１７９】
図１１は、終端の３つの回転ジョイント（Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９）の回転軸が交差するロボットアーム（２００）の構成を示している。これらのジョイントは、ステアラブル機器（２００）のＢＰＰ（１２０）、特に可動ゾーン（１２２）、より正確にはＢＰＰ−ＣＺＯＭで交差している。３つのジョイント（Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９）の回転は、ＢＰＰおよびＢＤＰの屈曲、および終端エフェクタ（１５０）の回転を制御する。終端の２つのジョイント（Ｒ８，Ｒ９）は、Ｒ７で既存のロボットアーム（２００’）の終端エフェクタに接続するアダプタ（２５０）によって提供され、２つの追加の回転ジョイント（Ｒ８，Ｒ９）の制御を提供する。ロボットアームは、実質的に９個の回転ジョイントを有する。
【０１８０】
図１２は、図１１の１１と同様の構成を示している。終端の２つのジョイント（Ｒ８，Ｒ９）は、Ｒで既存のロボットアーム（２００’）の終端エフェクタに接続するアダプタ（２５０’）によって提供され、２つの追加の回転ジョイント（Ｒ８，Ｒ９）の制御を提供し、それによって、Ｒ７とＲ８を接続するリンクは、既存のロボットアーム（２００’）および／または他のロボットアームとの衝突を避けるために拡張されている。
【０１８１】
図１３は、ロボットアーム（２００）の構成を示しており、終端の２つの回転ジョイント（Ｒ７，Ｒ８）の回転軸が交差している。それらは、操縦可能器具（１００）のＢＰＰ（１２０）、特に動作域（１２２）、より正確にはＢＰＰ−ＣＺＯＭで交差している。２つのジョイント（Ｒ７，Ｒ８）の回転は、ＢＰＰとＢＤＰの屈曲、および終端エフェクタ（１５０）の回転を制御する。終端のジョイント（Ｒ７）は、Ｒ７で既存のロボットアーム（２００’）の終端エフェクタに接続するアダプタ（２５０”）によって提供され、１つの追加の回転ジョイント（Ｒ８）の制御を提供する。ロボットアームは、実質的に８個の回転ジョイントを有する。
【０１８２】
図１４〜１７は、終端の３つの回転ジョイント（回転軸ＡＲ７，ＡＲ８，ＡＲ９）の回転軸が交差するロボット・アーム（２００）の構成を示している。それらは、操縦可能器具（２００）のＢＰＰ（１２０）、特に動作域（１２２）、より正確にはＢＰＰ−ＣＺＯＭで交差している。３つのジョイント（回転軸ＡＲ７，ＡＲ８，ＡＲ９を有する）の回転は、ＢＰＰおよびＢＤＰの屈曲、並びに終端エフェクタ（１５０）の回転を制御する。終端の２つのジョイント（回転軸ＡＲ７，ＡＲ８，ＡＲ９を有する）は、回転軸ＡＲ９を有するジョイントにおいて、既存のロボットアーム（２００’）の終端エフェクタに接続するアダプタ（２５０）によって提供され、２つの追加の回転ジョイント（回転軸ＡＲ７，ＡＲ８，ＡＲ９を有する）に対する制御を提供する。このロボットアームは、実質的に９つの回転ジョイントを持っている。リンクＬ７は、既存のロボットアーム（ＡＲ７のまわりの回転を提供）に一方の側（近位）を、回転軸ＡＲ８を有するジョイントに他方の側（遠位）を取り付ける。リンクＬ８は、回転軸ＡＲ８とのジョイントに一方の側（近位）を、回転軸ＡＲ９とのジョイントに他方の側（遠位）を接続する。リンクＬ９は、一方の側（近位）において回転軸ＡＲ９との接合部に、他方の側（遠位）においてコネクタ（１１０）のための取り付け具に取り付けられている。アダプタは、アダプタの遠位端のジョイント（回転軸ＡＲ９を有する）の回転軸が、コネクタ（１１０）の近位端の中心軸に対して垂直に配置されるように構成されている。アダプタの最遠位ジョイント（回転軸ＡＲ９を有する）の回転軸は、コネクタ（１１０）の中心軸（１１２）に垂直な平面（Ｐｃ）に平行に配置されていることがさらに示されている。平行または垂直な関係は、屈曲状態（図１５および１７）および直線状の器具（図１４および１６）の構成で維持される。軸の中心軸（１３２）と回転軸（Ｒ７）が平行または同軸であることがわかる。
【０１８３】
図１６および１７は、アダプタ（２５０””）の最近位ジョイント（Ｒ８）の最近位ジョイント（Ｌ８）の最近位リンク（Ｌ７）に対して器具シャフト（１３０）を一定の位置および回転関係に保持するために、遠位に延びるアーム（２５２）および器具シャフト（１３０）のためのカップリング（２５４）を備えたアダプタの最近位ジョイント（Ｌ８）の最近位リンク（Ｌ７）を追加的に描写している。
【０１８４】
図１８は、図１４または１５によるアダプタの一実施形態の等角図である。
【０１８５】
図１９は、図１４または１５によるアダプタの別の実施形態の等角図である。
【０１８６】
図２０および２１は、アダプタの最遠位ジョイント（例えばＡＲ９）の回転軸が、コネクタ（１１０）の中心軸（１２）に対して垂直でないように配置されていることを除いて、図１４および１５に類似している。この場合、垂直な整列から２０度の角度がある。アダプタ（例えばＡＲ９）の最遠位ジョイントの回転軸は、コネクタ（１１０）の中心軸（１２）に対して垂直な平面（Ｐｃ）に対して２０度の角度で傾斜して配置されている。
【０１８７】
図２２〜２５は、図１８に示すアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、アダプタ（２５０）はさらに、ボールおよびソケットのジョイント（２５３）によって接合された２つの剛体リンク（２５２−ａおよび−ｂ）を有する調節可能な支持アーム（２５２）を備えており、その位置は繰り返しロック可能である。調節可能な支持アーム（２５２−ａ，−ｂ）の遠位端には、器具シャフト（１３０）に一定の状態で取外し可能に取り付けられた器具ガイド（２６６）があり、近位端には、アダプタ（２５０）の第１の（最近位の）リンク（Ｌ７）に取り付けられたアタッチメント（２５１）がある。器具ガイド（２６６）は、アダプタ（２５０）の第１の（最近位）リンク（Ｌ７）と実質的に一定の位置関係および回転関係にある。図２２および２３において、調節可能な支持アーム（２５２）は、遠位の屈曲可能部分（１４０）が直線（図２２）および屈曲（図２３）の両方であるときに、器具シャフト（１３０）の中心軸（１３２）がロボットアーム（２００）の終端のリンク（Ｌ７（ＲＡ））の回転軸（ＡＲ７）と同軸になるように設定されている。図２４および図２５において、調節可能なアーム（２５２）は、遠位屈曲可能部分（１４０）が直線（図２２）および屈曲（図２３）の両方であるときに、器具シャフト（１３０）の中心軸（１３２）がロボットアーム（２００）の終端のリンク（Ｌ７（ＲＡ））の回転軸（ＡＲ７）に対して傾斜するように設定されている。
【０１８８】
図２６は、近位端が共通の腰板（２７２）に取り付けられ、遠位端が共通の足板（２７４）に回転ジョイントによって取り付けられた３つの直動ジョイント（Ｐ８ａ，Ｐ８ｂ，Ｐ８ｃ）からなるアダプタ（２５０）を示している。各直動ジョイントは、近位リンク（Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ）と遠位リンク（Ｌ９ａ，Ｌ９ｂ，Ｌ９ｃ）とを有しており、遠位リンク（Ｌ９ａ，Ｌ９ｂ，Ｌ９ｃ）は、近位リンク（Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ）の中にスライドする。腰板（２７２）は、ロボットアーム（２００）の終端のリンク（Ｌ７（ＲＡ））と一定の位置および回転関係にある。足板（２７４）は、器具（１００）のコネクタ（１００）と一定の位置および回転関係にある。３つの直動ジョイント（Ｐ８ａ，Ｐ８ｂ，Ｐ８ｃ）の制御された動作は、足板（２７４）の傾斜を生じさせ、それにより、器具（１００）の近位の屈曲可能な部分（１２０）を作動させる。
【０１８９】
図２７〜３０は、図２６に示されたアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示す。器具のシャフト（１３０）は、典型的には、患者の体内でトロカールによって支持されている。図２７および２８において、ロボットアーム（２００）は、遠位の屈曲可能部分（１４０）が直線（図２７）および屈曲（図２８）の両方であるときに、器具シャフト（１３０）の中心軸（１３２）がロボットアーム（２００）の終端のリンク（Ｌ７（ＲＡ））の回転軸と同軸になるように設定されている。図２９および３０では、遠位の屈曲可能な部分（１４０）が直線（図２９）および屈曲（図３０）の両方であるときに、ロボットアーム（２００）の終端のリンク（Ｌ７（ＲＡ））の回転軸に対して、器具シャフト（１３０）の中心軸（１３２）が傾斜しているように、ロボットアーム（２００）が設定されている。
【０１９０】
図３１〜３４は、図２６に示されたアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、アダプタ（２５０）は、さらに、ボールおよびソケットのジョイント（２５３）によって接合された２つの剛性リンク（２５２−ａおよび−ｂ）を有する調節可能な支持アーム（２５２）を備えており、その位置は繰り返しロック可能である。調節可能な支持アーム（２５２）の遠位端には、器具シャフト（１３０）に固定的に取り付けられた器具ガイド（２６６）があり、近位端にはアダプタ（２５０）の第１の（最近位）リンク（Ｌ７）に取り付けられた器具ガイド（２５１）がある。器具ガイド（２６６）は、アダプタ（２５０）の第１の（最近位）リンク（Ｌ７）と実質的に一定の位置関係および回転関係にある。図２７および２８において、調節可能な支持アーム（２５２）は、遠位の屈曲可能部分（１４０）が直線（図２７）および屈曲（図２８）の両方であるときに、器具シャフト（１３０）の中心軸（１３２）がロボットアーム（２００）の終端のリンク（Ｌ７（ＲＡ））の回転軸と同軸になるように設定される。図２９および３０において、調節可能な支持アーム（２５２）は、遠位の屈曲可能な部分（１４０）が直線（図２９）および屈曲（図３０）の両方であるときに、器具シャフト（１３０）の中心軸（１３２）がロボットアーム（２００）の終端のリンク（Ｌ７（ＲＡ））の回転軸に対して傾斜しているように設定されている。図３５および３６は、それぞれ、アダプタ（２５０，２５０’）を備えた近接した２つのロボットアーム（２００，２００’）を示しており、遠位の屈曲可能部分（１４０，１４０’）は、アダプタの足板（２７４，２７４’）の方向に応じて、直線状（図３５）または屈曲した（図３６）構成になっている。ロボットアーム（２００）のリンクの動作よりもむしろアダプタ（２５０，２５０’）の作動で、ロボットアーム（２００，２００’）のリンクの衝突動作を回避する。
【０１９１】
図３７〜４０は、４つのリンク（２５７）によって分離された一対のプレート（２５５，２５６）からなるアダプタ（２５０ａ）の異なる眺めを示しており、各リンク（２５７）は、リンクの両側にある回転ジョイントによってプレートに取り付けられている。各リンクは、プレートの外周に均等に配置されている。近位プレート（２５６）を傾けると、遠位プレート（２５５）が傾く。遠位プレートは、器具コネクタ（１１０）に一定の（回転および位置）関係で取り付けられている。近位プレート（２５６）は、２つ以上のサーボモータによって作動させることができる。
【０１９２】
図４１および４２は、各ジョイントのための駆動システムと共に、図１４および１５によるアダプタ（２５０ｂ）の一実施形態を示している。駆動システムはモータ（２５９ａ，２５９ｂ）を備え、モータのハウジングはリンク（Ｌ８，Ｌ９）に対して固定的な関係で取り付けられている。隣接するリンク（Ｌ７，Ｌ８）に回転不可能に取り付けられているのは、プーリー（２５８ｂ）（例えば、ギアなしまたはギア付き）であり、プーリー（２５８ｂ）の回転中心は、ジョイントの回転軸（ＡＲ８，ＡＲ９）と同軸である。モータ（２５９ａ、２５９ｂ）から供給されたトルクは、ベルト（２５８ａ、２５８ｂ）によってプーリー（２５８ｂ）まで伝達される。モータ（２５９ａ，２５９ｂ）がトルクを供給すると、モータ（２５９ａ，２５９ｂ）は、第２の（固定された）プーリーの軸まわりに回転し、ジョイントの回転軸（ＡＲ８，ＡＲ９）のまわりの動作を生じさせる。図４１で、操縦可能器具は直線状の構成であり、図４２では、リンクＬ８上で自身がリンクＬ７に対してＡＲ８のまわりに回転するモータ２５９ａによるトルクの印加により、屈曲している。
【０１９３】
図４３Ａ〜Ｄは、図２６に示す三脚であるアダプタ（２５０）の異なる作動位置を示しており、ここでは、ロボットアーム（２００）のリンク（Ｌ６（ＲＡ））が、４つの回転ジョイント（２５２−ａ〜−ｅ）によって結合された５つの剛体リンク（２５２−ａ〜−ｅ）を有する電動調節可能な支持アーム（２５２）の近位端に取り付けられており、器具シャフト（１３０）が取り外し可能に取り付けられているトロカール（２６４）の位置および方向の連続的な調整を可能にしている。５つの剛体リンク（２５２−ａ〜−ｅ）および４つの回転ジョイント（２５２−ａ〜−ｅ）は、図４３Ａにおいて符号付けされている。図４３Ａおよび４３Ｂで、トロカール（２６４）は、ロボットアーム（２０００）のリンク（Ｌ６（ＲＡ））との間で位置および回転可能な関係にある。図４３Ａおよび４３Ｂにおいて、調節可能な支持アーム（２５２）は、遠位の屈曲可能部分（１４０）が直線状（図４３Ａ）および屈曲状態（図４３Ｂ）の両方であるときに、器具シャフト（１３０）の中心軸（１３２）がロボットアーム（２００）の終端のリンク（Ｌ７（ＲＡ））の回転軸と同軸になるように設定されている。図４３Ｃおよび４３Ｄでは、調節可能な支持アーム（２５２）は、遠位の屈曲可能部分（１４０）が直線状（図４３Ｃ）および屈曲状態（図４３Ｄ）の両方であるときに、器具シャフト（１３０）の中心軸（１３２）がロボットアーム（２００）の終端リンク（Ｌ７（ＲＡ））の回転軸に対して傾斜しているように設定されている。
【図１】
2021511087.tif 000010
【図２Ａ】
2021511087.tif 000011
【図２Ｂ】
2021511087.tif 000012
【図３Ａ】
2021511087.tif 000013
【図３Ｂ】
2021511087.tif 000014
【図３Ｃ】
2021511087.tif 000015
【図３Ｄ】
2021511087.tif 000016
【図３Ｅ】
2021511087.tif 000017
【図３Ｆ】
2021511087.tif 000018
【図３Ｇ】
2021511087.tif 000019
【図３Ｈ】
2021511087.tif 000020
【図３Ｉ】
2021511087.tif 000021
【図３Ｊ】
2021511087.tif 000022
【図３Ｋ】
2021511087.tif 000023
【図３Ｌ】
2021511087.tif 000024
【図３Ｍ】
2021511087.tif 000025
【図３Ｎ】
2021511087.tif 000026
【図３Ｏ】
2021511087.tif 000027
【図３Ｐ】
2021511087.tif 000028
【図３Ｑ】
2021511087.tif 000029
【図３Ｒ】
2021511087.tif 000030
【図４Ａ】
2021511087.tif 000031
【図４Ｂ】
2021511087.tif 000032
【図５】
2021511087.tif 000033
【図６】
2021511087.tif 000034
【図７】
2021511087.tif 000035
【図８】
2021511087.tif 000036
【図９】
2021511087.tif 000037
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2021511087.tif 000040
【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１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2021511087.tif 000059
【図３２】
2021511087.tif 000060
【図３３】
2021511087.tif 000061
【図３４】
2021511087.tif 000062
【図３５】
2021511087.tif 000063
【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
2021511087.tif 000067
【図４０】
2021511087.tif 000068
【図４１】
2021511087.tif 000069
【図４２】
2021511087.tif 000070
【図４３Ａ】
2021511087.tif 000071
【図４３Ｂ】
2021511087.tif 000072
【図４３Ｃ】
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【図４３Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月5日(2019.12.5)
【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】
近位端（２０）および遠位端（４０）を有し、ロボットアーム（２００）によって制御可能な操縦可能器具（１００）であって、
− シャフト（１３０）、曲線に沿い屈曲可能に構成された近位部（１２０）および曲線に沿い屈曲可能に構成された屈曲可能な遠位部（１４０）と、
− ロボットアーム（２００）への取り外し可能な取り付けのために構成された回転軸（１１２）を有し、屈曲可能な近位部（１２０）に長手方向軸に沿って一定の回転関係で取り付けられているコネクタ（１１０）と、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）に一定の回転関係で長手方向軸に沿って取り付けられ回転軸（１５０）を有する終端エフェクタ（１５０）と、を備え、
− 屈曲可能な近位部（１２０）に応答して屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲し、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲した位置にあるときにコネクタ（１１０）の回転軸（１１２）まわりの相補的な回転によって終端エフェクタ（１５０）が回転軸（１５０）まわりに回転可能であるように構成され、
回転軸（１１２）まわりのコネクタ（１１０）の回転が、屈曲した位置にある屈曲可能な近位部（１２０）を回転させ、その回転はシャフト（１３０）の軸まわり（Ａ−Ａ’）回転を介して屈曲した位置にある屈曲可能な遠位部（１４０）に伝達され、屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲した位置にある間、終端エフェクタ（１５０）を回転軸（１５２）まわりに回転させ、前記シャフト（１３０）は、シャフト（１３０）上の支点域（１３４）の周りに旋回可能であってコネクタ（１１０）の相補的な動作に応答して支点域（１３４）周りの旋回の方向を変え、
それによって、シャフト（１３０）方向の制御、屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および終端エフェクタ（１５０）の回転がコネクタ（１１０）のロボット動作により提供される操縦可能器具（１００）。
【請求項２】
コネクタ（１１０）は、ロボットアームの相補的な取り付け具（２６０）と係合するように構成されており、コネクタ（１１０）が取り付け具（２６０）と一定の回転関係および位置関係に維持され、従って取り付け具（２６０）の回転および位置の動作がコネクタ（１１０）そして屈曲可能な近位部（１２０）に直接伝達されるようになっている請求項１に記載の操縦可能器具。
【請求項３】
操縦可能器具（１００）は、コネクタ（１１０）の相補的な動作によってシャフトが一定の回転位置にある間、終端エフェクタ（１５０）の方向が変更可能であるようにさらに構成されている、請求項１または２に記載の操縦可能器具（１００）。
【請求項４】
コネクタ（１１０）は、ロボットアーム（２００）の相補的な取り付け具に取り外し可能に取り付ける剛性部材を備える請求項１から３のいずれかに記載の操縦可能器具（１００）。
【請求項５】
遠位部（４０）から近位部（２０）の方向に徐々に大きさを増す連続した平面部を含む運動増幅域をさらに備え、前記運動増幅域は、少なくとも部分的に、屈曲可能な近位部（１２０）内に配置されてもよく、屈曲可能な近位部（１２０）の屈曲に応答して屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲が動作増幅されるように構成されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の操縦可能器具。
【請求項６】
ロボットアーム（２００）は、基端部（２３２）、エフェクタ端（２６２）、およびジョイント（２２０ａ-ｉ）によって接続された複数の介在リンク（２３０ａ-ｈ）を備え、リンクおよびジョイントの配置が、エフェクタ端（２６０）に少なくとも６自由度の動作を提供し、エフェクタ端（２６２）がコネクタ（１１０）に取り外し可能に取り付けるための取り付け具（２６０）に取り付けられている、請求項１から５のいずれかに記載の操縦可能器具（１００）。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の操縦可能器具（１００）と、請求項６に記載のロボットアーム（２００）とからなるシステム。
【請求項８】
ロボットアーム（２００）のエフェクタ端（２６２）の終端から２つのジョイント（ＦＩＧ．１３−Ｒ７，Ｒ８）または３つのジョイント（ＦＩＧ．１０−Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７；ＦＩＧ．１１  Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９；ＦＩＧ．１２  Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９）は、それらの回転軸が交差し、屈曲可能な近位部（１２０）の動作域（１２２）を通過するように配置されるか、または動作域（１２２）の幾何学的中心を通過するように配置され、屈曲可能な近位部（１２０）の動作域（１２２）はシャフトの中心軸（Ａ−Ａ’）と一致し、異なるコネクタ（１１０）方向でコネクタ（１１０）の中心軸（１５２）が交差する区域である請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
ロボットアーム（２００）は、第１の終端でロボットアーム（２００）のリンク（２３０ｆ）の１つに取り付け可能であり、第２の終端で、
− トロカール（２６４）またはトロカール（２６４）用のクランプ、および／または
− 操縦可能器具（１００）のシャフト（１３０）またはトロカールを支持するように構成された器具ガイド（２６６）
に取り付け可能な、調節可能または調節不可能な支持アーム（２３０ｆ'，２５２）を備え、
支持アーム（２３０ｆ'，２５２）は、トロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）をリンクに対して調整不可能なまたは調整可能な関係に維持し、リンクの方向がトロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）の方向を制御する請求項７または８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ロボットアーム（２００）は、既存のロボットアームのエフェクタ端に取り付けるために構成された取り外し可能なアダプタ（２５０）を備え、前記アダプタは、前記ロボットアームの２つまたは３つ以上の終端のジョイントおよび関連するリンクと、前記操縦可能器具（１００）に取り付けるための新たなエフェクタ端（２６２）とを付加し、
アダプタ（２５０）は、近位端でアダプタ（２５０）の第１のリンクに取り付け可能であって、遠位端で、
− トロカール（２６４）またはトロカール（２６４）用のクランプ、および／または
− 操縦可能器具（１００）のシャフト（１３０）またはトロカール（２６４）を支持するように構成された器具ガイド（２６６）
に取り付け可能な調節可能なまたは調節不可能な支持アーム（２３０ｆ'、２５２）を備え得るものであり、
支持アーム（２３０ｆ'，２５２）は、アダプタ（２５０）のリンクに対して調整不可能なまたは調整可能な関係にトロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）を維持し、リンクの方向がトロカール（２６４）または器具ガイド（２６６）の方向を制御する請求項７〜９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
− 支点域（１３４）の周りのシャフト（１３０）の回転、
− 軸まわり（Ａ-Ａ'）のシャフト（１３０）の回転、
− 軸方向（Ａ-Ａ'）のシャフト（１３０）の変位、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および
− 屈曲可能な遠位部（１４０）が屈曲した位置にあるときの終端エフェクタ（１５０）の回転、
を含む操縦可能器具（１００）の動作をもたらす制御信号を、ロボットアーム（２００）に出力するように構成された制御ユニット（３００）をさらに備える請求項７〜１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
制御ユニット（３００）は、シャフト（１３０）の軸方向位置の変化に応答して支点域（１３４）の位置を決定するように構成され、ロボットアーム（２００）への出力制御信号が、支点域（１３４）の新しい位置の根拠となり、支点域（１３４）の新しい位置の周りで操縦可能器具の方向移動をもたらすように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
手動入力ユニット（４００）をさらに備え、制御ユニット（３００）はさらに、
− 前記手動入力ユニット（４００）からセンサ信号を受領し、
− 手動入力ユニット（４００）からの信号に応答して、ロボットアーム（２００）の動作を制御するための制御信号を出力する
ように構成されている、請求項１１または１２に記載のシステム。
【請求項１４】
制御ユニット（３００）はさらに、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された手動の動作を器具（２００）の対応する動作に変換し、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された手動の動作と比較して、操縦可能器具（２００）の対応する動作を拡大あるいは縮小可能であり、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された対応する手動の動作と比較して、操縦可能器具（２００）の屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲を拡大可能であり、
− 手動入力ユニット（４００）によって感知された手動の動作と比較して、器具の対応する動作を減衰させることができる
ように構成されている、請求項１３のシステム。
【請求項１５】
制御ユニット（３００）は、シャフトの中心軸（Ａ-Ａ'）と一致する区域であってコネクタ（１１０）の中心軸（１１２）が異なるコネクタ（１１０）方向に交差する動作域（１２２）の周りで動作するジョイントとして屈曲可能な近位部（１２０）を扱う操縦可能器具（１００）のモデルを使用して、ロボットアーム（２００）を動作させる制御信号を生成し、任意に、シャフトの中心軸（Ａ-Ａ'）と一致する区域であって終端エフェクタ（１５０）の中心軸（１５２）が異なる終端エフェクタ（１５０）方向に交差する動作域（１４２）の周りで動作するジョイントとして屈曲可能な遠位部（１４０）を扱い得る請求項１１から１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
請求項７から１５のいずれかに記載のシステムにおけるロボットアーム（２００）を制御して、取り付けられた操縦可能器具（１００）を動作させる方法であって、
− 支点域（１３４）周りのシャフト（１３０）の回転、
− 軸まわり（Ａ-Ａ'）のシャフト（１３０）の回転、
− 軸方向（Ａ-Ａ'）のシャフト（１３０）の変位、
− 屈曲可能な遠位部（１４０）の屈曲、および
− 屈曲可能な遠位部分（１４０）が屈曲した位置にあるときの終端エフェクタ（１５０）の回転を含む操縦可能器具（１００）の動作をもたらす方法。
【国際調査報告】
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