(57)【要約】  手術ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でプロテーゼを嵌入するためのエンドエフェクタ。エンドエフェクタは、インパクタアセンブリおよびガイドを備える。インパクタアセンブリは、嵌込力を受けるヘッド、プロテーゼに着脱可能に取り付けられるインターフェース、ヘッドとインターフェースとの間でインパクタ軸に沿って延びるシャフト、およびヘッドとインターフェースとの間に配設されたインパクタ係合面を有する。ガイドは、手術ロボットに取り付けられるように適合され、ガイド軸に沿って延び、インパクタアセンブリのシャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定するチャネルと、インパクタ係合面に当接するように形作られたガイド係合面と、インパクタ係合面とガイド係合面との当接を維持し、軸線と手術ロボットによって維持される軌道との同軸位置合わせを容易にするリミッタとを備える。
2021511866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でプロテーゼを嵌入するためのエンドエフェクタであって、
嵌込力を受けるように配置されたヘッドと、前記プロテーゼに着脱可能に取り付けられるように適合されたインターフェースと、前記ヘッドと前記インターフェースとの間でインパクタ軸に沿って延びるシャフトと、前記ヘッドと前記インターフェースとの間に配設されたインパクタ係合面とを備えるインパクタアセンブリと、
前記手術ロボットに取り付けられるように適合されたガイドであって、ガイド軸に沿って延び、前記インパクタアセンブリの前記シャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定するチャネルと、前記インパクタ係合面に当接するように形作られたガイド係合面と、前記インパクタ係合面と前記ガイド係合面との当接を維持し、前記軸線と前記手術ロボットによって維持される前記軌道との同軸位置合わせを容易にするリミッタとを含むガイドと、
を備える、エンドエフェクタ。
【請求項２】
前記チャネルとの前記インパクタアセンブリの係合を検知するために前記ガイドに結合されたセンサをさらに備える、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３】
前記ガイドの前記チャネルが、第１の軸方向チャネル端部と第２の軸方向チャネル端部との間に延び、
前記センサが、前記第１のチャネル端部と前記第２のチャネル端部との間での前記インパクタアセンブリの相対軸方向位置を検知するようにさらに構成される
請求項２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４】
前記インパクタアセンブリが、前記シャフトに結合されたフランジをさらに備え、前記フランジが前記インパクタ係合面を画定する、請求項２または３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５】
前記ガイドに結合され、前記センサと共に配設され、前記インパクタアセンブリとの係合の不在によって画定される延出位置と、前記インパクタアセンブリの前記フランジとの係合によって画定される後退位置との間で動くように構成されるトリガをさらに備える、請求項４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６】
前記トリガと前記センサとの間の力変換可能に介挿され、前記延出位置から離れる前記トリガの動きに応答して前記センサに係合するプッシュロッドをさらに備える、請求項５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７】
前記センサが、前記チャネルに隣接する前記ガイドに結合された線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）コイルアセンブリを備える、請求項４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８】
前記ＬＶＤＴコイルアセンブリが、前記ガイド軸の周りで前記開口部に向かって延びる円弧状プロファイルを有する少なくとも１つのコイルを含む、請求項７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９】
前記インパクタアセンブリが、前記シャフトに結合されたフランジをさらに含み、前記フランジが前記インパクタ係合面を画定し、
前記インパクタアセンブリの前記シャフトが第１の外周を有し、前記フランジが前記第１の外周よりも大きい第２の外周を有する
請求項１から８のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０】
前記ガイドの前記開口部は、前記ガイドが前記フランジと前記インパクタアセンブリの前記インターフェースとの間に軸方向に配向されるとき、前記インパクタアセンブリの前記シャフトが前記開口部を通過できるように設けられている、請求項９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１】
前記リミッタは、前記ガイド係合面が前記インパクタ係合面に当接したときに前記フランジに接触するように配置された１対の円弧状表面を備える、請求項９または１０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２】
前記リミッタの前記円弧状表面が、前記ガイドの前記ガイド係合面と実質的に連続している、請求項１１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３】
前記リミッタの前記円弧状表面および前記ガイドの前記ガイド係合面がそれぞれ、共通の半径で前記ガイド軸から離間されている、請求項１１または１２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４】
前記リミッタの前記円弧状表面と前記ガイドの前記ガイド係合面とが協働して、１８０度を超える弧基準角度で前記ガイド軸の周りで半径方向で互いに離間された第１および第２の円弧端部を有する共通の円弧を画定する、請求項１１から１３のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１５】
前記インパクタアセンブリが、前記フランジと前記インターフェースとの間で軸方向に配置されたテーパをさらに備え、前記テーパは、前記シャフトが前記チャネル内に配設された状態で前記ガイドが前記手術部位から離れるように動くときに、前記テーパと前記ガイドとの間で生じる接触に応答して前記フランジと前記シャフトとの間で移行して、前記フランジを前記ガイドの前記チャネルに導く、請求項９から１４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１６】
前記インパクタアセンブリの前記フランジが、前記インパクタ係合面を画定する略球形プロファイルを有する、請求項９から１５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１７】
前記チャネルが、前記ガイド係合面を画定する略Ｃ字形プロファイルを有する、請求項１から１６のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１８】
前記インパクタアセンブリの前記シャフトが、略円筒形プロファイルを有する、請求項１から１７のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１９】
前記インパクタアセンブリの前記シャフトが、前記インパクタ係合面を画定する、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２０】
前記ガイドの前記リミッタが、
前記開口部から出る前記インパクタアセンブリの動きを阻止して、前記インパクタ係合面と前記ガイド係合面との当接を維持する、第１のラッチ位置と、
前記開口部を横切る前記インパクタアセンブリの動きを可能にする第２のラッチ位置と
の間で可動であるラッチをさらに備える、請求項１９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２１】
前記ラッチが、前記開口部からの前記インパクタアセンブリの前記シャフトの動きを阻止するために、前記第１のラッチ位置で前記ガイドの前記チャネルを少なくとも部分的に横断する、請求項２０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２２】
前記ラッチが、前記第１のラッチ位置で前記インパクタアセンブリの前記シャフトと係合するように配置された保持面を含む、請求項２０または２１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２３】
前記リミッタが、前記ラッチと前記ガイドとの間に挿間されて、前記ラッチを前記第１のラッチ位置に向けて付勢する付勢要素をさらに備える、請求項２０から２２のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２４】
前記ラッチがカム部分を備え、前記カム部分が、前記ガイド係合面とは反対側を向き、前記インパクタアセンブリの一部に当接するように配置されて、前記ラッチを前記第２のラッチ位置に動かして、前記インパクタアセンブリの前記シャフトが前記ガイドの前記開口部を通過することを可能にし、前記インパクタ係合面を前記ガイド係合面に当接させる、請求項２０から２３のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２５】
前記ラッチが、ユーザによって作動されるように構成された解放部を備えて、前記ラッチを前記第１のラッチ位置から前記第２のラッチ位置に動かし、前記インパクタアセンブリの前記シャフトが前記ガイドの前記開口部から出られるようにする、請求項２０から２４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２６】
前記ガイド係合面が、略Ｕ字形プロファイルを有し、
前記インパクタアセンブリの前記シャフトの円筒部分が、前記インパクタ係合面を画定する
請求項２０から２５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項２７】
軌道の方向に延びる開口部によって境界を画されたガイド係合面を画定するＣ字形チャネルを有するガイドを有する手術ロボットによって維持される、前記軌道に沿ってプロテーゼを嵌入するのに使用するためのインパクタアセンブリであって、
嵌込力を受けるように配置されたヘッドと、
前記プロテーゼに着脱可能に取り付けられるように適合されたインターフェースと、
前記ヘッドと前記インターフェースとの間のインパクタ軸に沿って延びるシャフトであって、前記ガイドの前記開口部を通過するように形作られているシャフトと、
前記ヘッドと前記インターフェースとの間で前記シャフトに結合されたフランジであって、前記ガイド係合面に当接して回転可能に係合するように形作られたインパクタ係合面を画定して、前記ガイドに対する前記インパクタアセンブリの回転を同時に可能にし、前記手術ロボットによって維持される前記軌道との前記インパクタ軸の同軸位置合わせを容易にする、フランジと
を備えるインパクタアセンブリ。
【請求項２８】
前記手術ロボットによって維持される軌道に沿ってインパクタアセンブリを支持するように構成された手術ロボットに取り付けられるように適合されたガイドであって、前記インパクタアセンブリが、プロテーゼを嵌入するように適合され、インパクタ係合面と、インパクタ軸に沿って延びるシャフトとを有し、前記ガイドが、
前記手術ロボットに取り付けられるように適合されたマウントと、
チャネルがガイド軸に沿って延びた状態で前記マウントに動作可能に取り付けられる本体であって、前記チャネルが、前記インパクタアセンブリの前記シャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定する、本体と、
前記インパクタ係合面に当接するように形作られたガイド係合面と、
前記ガイド係合面と前記インパクタ係合面との当接を維持し、前記インパクタ軸および前記手術ロボットによって維持される軌道との前記ガイド軸の同軸位置合わせを容易にするリミッタと
を備える、ガイド。
【請求項２９】
手術ロボットによって維持される軌道に沿ってターゲットにワークピースを位置決めするためのエンドエフェクタであって、
近位端と、前記ワークピースに着脱可能に取り付けられるように適合されたインターフェースを有する遠位端と、前記近位端と前記遠位端との間で第１の軸線に沿って延びるシャフトと、前記近位端と前記遠位端との間に配設された第１の係合面とを備える第１のアセンブリと、
前記手術ロボットに取り付けられるように適合されたマウントと、前記マウントに動作可能に取り付けられたガイドであって、第２の軸線に沿って延び、前記第１のアセンブリの前記シャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定するチャネルを備えるガイドと、前記第１の係合面に当接するように形作られた第２の係合面と、前記第１の係合面と前記第２の係合面との当接を維持し、前記手術ロボットによって維持される前記軌道との前記軸線の同軸位置合わせを容易にするリミッタとを備える第２のアセンブリと
を備える、エンドエフェクタ。
【請求項３０】
手術ロボットによって維持される軌道に沿ってターゲットにワークピースを位置決めするためのエンドエフェクタであって、
近位端と、前記ワークピースに着脱可能に取り付けられるように適合されたインターフェースを有する遠位端と、前記近位端と前記遠位端との間で第１の軸線に沿って延びるシャフトと、前記近位端と前記遠位端との間に配置されたフランジであって、第１の係合面を画定するフランジとを備える第１のアセンブリと、
前記手術ロボットに取り付けられるように適合されたマウントと、前記マウントに動作可能に取り付けられたガイドであって、前記第１の係合面に当接するように形作られた第２の係合面を画定するチャネルを備え、前記チャネルが、第１の軸方向チャネル端部と第２の軸方向チャネル端部との間で第２の軸線に沿って延び、前記第１のアセンブリの前記シャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定する、ガイドと、前記第１の係合面と前記第２の係合面との当接を維持し、前記手術ロボットによって維持される前記軌道との前記軸線の同軸位置合わせを容易にするリミッタと、前記第１のチャネル端部と前記第２のチャネル端部との間で前記フランジの相対軸方向位置を検知するために前記ガイドに結合されるセンサとを備える第２のアセンブリであって、前記センサが、前記ガイド軸の周りで前記開口部に向けて延びる少なくとも１つのコイルを有する線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）コイルアセンブリを備える、第２のアセンブリと
を備える、エンドエフェクタ。
【請求項３１】
手術ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でプロテーゼを嵌入する方法であって、
ヘッド、インターフェース、前記ヘッドと前記インターフェースとの間でインパクタ軸に沿って延びるシャフトと、インパクタ係合面を有するインパクタアセンブリとを提供するステップと、
ガイド軸に沿って延び、開口部と、ガイド係合面と、リミッタとを画定するチャネルを有するガイドを提供するステップと、
前記プロテーゼを前記手術部位に配置するように前記インパクタアセンブリを位置決めするステップと、
前記ガイドの前記開口部を通して前記チャネルに前記インパクタアセンブリの前記シャフトを位置決めするステップと、
前記インパクタアセンブリの前記インパクタ係合面を、前記ガイドの前記ガイド係合面に当接させるステップと、
前記インパクタアセンブリに対して前記ガイドの前記リミッタを動かして、前記インパクタ係合面と前記ガイド係合面との当接を維持するステップと、
前記インパクタ軸および前記ガイド軸を、手術ロボットによって維持される前記軌道と同軸に位置合わせするステップと、
前記インパクタアセンブリの前記ヘッドに嵌込力を加えて、前記手術ロボットによって維持される前記軌道に沿って前記手術部位で前記プロテーゼを嵌入するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本特許出願は、２０１８年１月２６日に提出された米国仮特許出願第６２／６２２，３０３号の優先権およびすべての利益を主張するものであり、その米国仮特許出願の開示全体を参照により本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００２】
手術ロボットは、医療専門家が様々な従来の手術処置を実施するのを支援するためによく使用される。この目的で、外科医は、手術ロボットを使用して、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、または他の操作を行うことができる。
【０００３】
手術ロボットは、外科医がいくつか異なるタイプの手術処置を実施するのを支援するために使用することができ、患者の可動性を向上させ、痛みを軽減する助けとするために、変性した関節の矯正、切除、または置換を含む処置で一般的に使用されることが理解されるだろう。例示的な例として、股関節置換術では、外科医は、患者の股関節の一部を人工補綴構成要素で置き換える。この目的で、人工股関節全置換術において、外科医は通常、患者の大腿骨の一部を除去して、ヘッドを備える人工大腿骨構成要素を収容し、リーマを用いて骨盤の寛骨臼の表面を再表面化して、人工大腿骨構成要素のヘッドを受け入れるように形作られた寛骨臼カップの設置を容易にする。
【０００４】
実施される特定の手順に応じて、手術ロボットを使用して、例えば、外科医が手術部位に近づき、関節および／または骨の一部を除去し、プロテーゼ構成要素を設置するのを助けることができる。例えば、骨盤の寛骨臼に寛骨臼カップを設置するために、外科医はカップをインパクタツールに接続して、（例えば、マレットを用いて）インパクタツールを叩いて力を加えることによって、リーミングされた寛骨臼にカップを嵌め込む。カップの設置を容易にするために、手術ロボットは、インパクタツールを手術部位に対して位置合わせして保つ助けとなり、外科医は、嵌入中にカップの軌跡および深さを詳細に監視して、リーミングされた寛骨臼へのカップの適切な位置合わせを保証する。ここで、寛骨臼のリーミングは、一般に、カップの所期の位置を画定し、これは次いで嵌入の軌跡を画定する。
【０００５】
プロテーゼ構成要素、嵌入ツール、および手術ロボットの構成によっては、カップの適切な嵌込みの保証は、手術部位への可視性がないことおよびアクセスが限られていることによって複雑になる可能性がある。さらに、設定された軌道を維持することは、特定の手法および手術技法では困難であり得て、不適切な位置合わせおよび／または嵌込力の印加により、カップまたは他のプロテーゼ構成要素の位置ずれが生じることが多い。さらに、手術ロボットは通常、嵌入中の軌道に対するインパクタツールの動きを制約するので、インパクタツールに結合されたカップをリーミングされた寛骨臼に近づけるには、時として、手術ロボットおよび／または患者の身体を繰り返し位置決めし直す必要があり得て、露出された手術部位を外科医が拡大することが必要であり得て、および／または外科医がインパクタツールおよび／または手術ロボットの一部を分解してインパクタツールを軌道に位置合わせするのを容易にすることが必要であり得る。
【０００６】
したがって、当技術分野において、これらの欠陥の１つまたは複数に対処する必要性がある。
【発明の概要】
【０００７】
本開示は、手術ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でプロテーゼを嵌入するためのエンドエフェクタであって、インパクタアセンブリおよびガイドを有するエンドエフェクタを提供する。インパクタアセンブリは、嵌込力を受けるように配置されたヘッド、プロテーゼに着脱可能に取り付けるように適合されたインターフェース、ヘッドとインターフェースとの間でインパクタ軸に沿って延びるシャフト、およびヘッドとインターフェースとの間に配設されたインパクタ係合面を有する。ガイドは、手術ロボットに取り付けられるように適合され、ガイド軸に沿って延び、インパクタアセンブリのシャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定するチャネルと、インパクタ係合面に当接するように形作られたガイド係合面と、インパクタ係合面とガイド係合面との当接を維持し、軸線と手術ロボットによって維持される軌道との同軸位置合わせを容易にするリミッタとを有する。
【０００８】
本開示はまた、手術ロボットによって維持される軌道に沿ってターゲットにワークピースを位置決めするためのエンドエフェクタであって、第１のアセンブリおよび第２のアセンブリを有するエンドエフェクタを提供する。第１のアセンブリは、近位端と、ワークピースに着脱可能に取り付けられるように適合されたインターフェースを有する遠位端と、近位端と遠位端との間で第１の軸線に沿って延びるシャフトと、近位端と遠位端との間に配設された第１の係合面とを有する。第２のアセンブリは、手術ロボットに取り付けられるように適合されたマウントと、チャネルが第２の軸線に沿って延びた状態でマウントに動作可能に取り付けられるガイドとを有する。チャネルは、第１のアセンブリのシャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定する。ガイドは、第２の係合面およびリミッタも有する。第２の係合面は、第１の係合面に当接するように形作られている。リミッタは、第１の係合面と第２の係合面との当接を維持し、手術ロボットによって維持される軌道との軸線の同軸位置合わせを容易にする。
【０００９】
本開示はまた、軌道の方向に延びる開口部によって境界を画されたガイド係合面を画定するＣ字形チャネルを有するガイドを有する、手術ロボットによって維持される軌道に沿ってプロテーゼを嵌入するのに使用するためのインパクタアセンブリを提供する。インパクタアセンブリは、嵌込力を受けるように配置されたヘッドと、プロテーゼに着脱可能に取り付けるように適合されたインターフェースとを有する。シャフトは、ヘッドとインターフェースとの間のインパクタ軸に沿って延び、ガイドの開口部を通過するように形作られている。フランジは、ヘッドとインターフェースとの間でシャフトに結合され、ガイド係合面に当接して回転可能に係合するように形作られたインパクタ係合面を画定して、ガイドに対するインパクタアセンブリの回転を同時に可能にし、手術ロボットによって維持される軌道とのインパクタ軸の同軸位置合わせを容易にする。
【００１０】
本開示はまた、手術ロボットによって維持される軌道に沿ってインパクタアセンブリを支持するように構成された手術ロボットに取り付けるように適合されたガイドであって、インパクタアセンブリが、プロテーゼを嵌入するように適合され、インパクタ係合面と、インパクタ軸に沿って延びるシャフトとを有する、ガイドを提供する。ガイドは、手術ロボットに取り付けられるように適合されたマウントと、チャネルがガイド軸に沿って延びた状態でマウントに動作可能に取り付けられる本体とを有する。チャネルは開口部を画定し、開口部は、そこを通してインパクタアセンブリのシャフトの一部を受け入れるように配置される。ガイドは、ガイド係合面およびリミッタも有する。ガイド係合面は、インパクタ係合面に当接するように形作られている。リミッタは、インパクタ係合面とガイド係合面との当接を維持し、ガイド軸とインパクタ軸および手術ロボットによって維持される軌道との同軸位置合わせを容易にする。
【００１１】
本開示はまた、手術ロボットによって維持される軌道に沿ってターゲットにワークピースを位置決めするためのエンドエフェクタであって、第１のアセンブリおよび第２のアセンブリを有するエンドエフェクタを提供する。第１のアセンブリは、近位端と、ワークピースに着脱可能に取り付けられるように適合されたインターフェースを有する遠位端と、近位端と遠位端との間で第１の軸線に沿って延びるシャフトと、近位端と遠位端との間に配置され、第１の係合面を画定するフランジとを有する。第２のアセンブリは、手術ロボットに取り付けられるように適合されたマウントと、マウントに動作可能に取り付けられたガイドとを有し、チャネルが、第１および第２の軸方向チャネル端部の間で第２の軸線に沿って延び、第１の係合面に当接するように形作られた第２の係合面を画定する。チャネルはまた、第１のアセンブリのシャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定する。ガイドはまた、第１の係合面と第２の係合面との当接を維持し、手術ロボットによって維持される軌道との軸線の同軸位置合わせを容易にするリミッタを有する。センサは、第１のチャネル端部と第２のチャネル端部との間でフランジの相対軸方向位置を検知するためにガイドに結合される。センサは、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）コイルアセンブリを有し、少なくとも１つのコイルがガイド軸の周りを開口部に向かって延びている。
【００１２】
本開示はまた、手術ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でプロテーゼを嵌入する方法を提供する。この方法は、ヘッドと、インターフェースと、ヘッドとインターフェースとの間でインパクタ軸に沿って延びるシャフトと、インパクタ係合面とを有するインパクタアセンブリを提供するステップと、ガイド軸に沿って延び、開口部と、ガイド係合面と、リミッタとを画定するチャネルを有するガイドを提供するステップとを含む。この方法はまた、プロテーゼを手術部位に配置するようにインパクタアセンブリを位置決めするステップと、ガイドの開口部を通してチャネルにインパクタアセンブリのシャフトを位置決めするステップと、インパクタアセンブリのインパクタ係合面を、ガイドのガイド係合面に当接させるステップと、インパクタアセンブリに対してガイドのリミッタを動かして、インパクタ係合面とガイド係合面との当接を維持するステップとを含む。この方法はまた、インパクタ軸とガイド軸を、手術ロボットによって維持される軌道と同軸に位置合わせするステップと、インパクタアセンブリのヘッドに嵌込力を加えて、手術ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でプロテーゼを嵌入するステップとを含む。
【００１３】
添付図面と併せて後の記述を読めば、本開示の実施形態の他の特徴および利点がより良く理解され、より容易に把握されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】手術ロボットと、ナビゲーションシステムと、手術ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でプロテーゼを嵌入するためのエンドエフェクタとを備える手術システムの斜視図であって、エンドエフェクタは、プロテーゼに結合され、手術ロボットに取り付けられたガイドによって軌道に沿って支持されたインパクタアセンブリを有するものとして示されている図である。
【図２】プロテーゼから離間されて示されている図１のインパクタアセンブリの分解斜視図である。
【図３】ガイドがインパクタアセンブリを支持し、プロテーゼがインパクタアセンブリに取り付けられた状態で示されている図１のエンドエフェクタの斜視図である。
【図４】図３のエンドエフェクタおよびプロテーゼの側面図である。
【図５Ａ】図４の５Ａ−５Ａ線に沿った断面図である。
【図５Ｂ】図４の５Ｂ−５Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】図３〜５Ｂのガイドの分解斜視図である。
【図７】図６のガイドの別の分解斜視図である。
【図８Ａ】図３〜５Ｂのエンドエフェクタおよびプロテーゼの斜視図であって、プロテーゼが、全般的に例示された手術部位に配置され、インパクタアセンブリが、プロテーゼに取り付けられてガイドから離れるように関節運動された状態で示されている図である。
【図８Ｂ】インパクタアセンブリがガイド内に関節運動された状態で示されている、図８Ａのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ａ〜８Ｂのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の斜視図であって、ガイドが軌道に沿ってインパクタアセンブリと係合するように動かされてインパクタアセンブリを支持した状態で示されている図である。
【図９Ａ】図８Ａ〜８Ｃのプロテーゼおよびエンドエフェクタの例示的な概略図であって、ガイドが、手術部位と位置合わせされたガイド軸を画定し、軌道に沿って動くように配置された状態で、かつ、インパクタアセンブリが、プロテーゼに取り付けられ、手術部位とガイドとの両方から離間された状態で示されている図である。
【図９Ｂ】図９Ａのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であって、プロテーゼおよびインパクタアセンブリが手術部位に隣接して位置決めされた状態で示されている図である。
【図９Ｃ】図９Ａ〜９Ｂのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であり、プロテーゼが手術部位に位置決めされた状態で示されている図である。
【図９Ｄ】図９Ａ〜９Ｃのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であって、プロテーゼとインパクタアセンブリとが関節運動されてガイド内に一部入った状態で示されている図である。
【図９Ｅ】図９Ａ〜９Ｄのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であって、プロテーゼとインパクタアセンブリとがさらにガイド内へ関節運動された状態で示されている図である。
【図９Ｆ】図９Ａ〜９Ｅのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であって、ガイドが軌道に沿って手術部位から離れるように動かされて、インパクタアセンブリのテーパと係合した状態で示されている図である。
【図９Ｇ】図９Ａ〜９Ｆのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であって、ガイドが軌道に沿って手術部位からさらに離れるように動かされて、インパクタアセンブリのフランジと係合した状態で示されている図である。
【図９Ｈ】図９Ａ〜９Ｇのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であって、ガイドが軌道に沿って手術部位からさらに離れるように動かされて、インパクタアセンブリのフランジが、ガイドに結合されたセンサに隣接した状態で示されている図である。
【図９Ｉ】図９Ｈのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の代替の例示的な概略図である。
【図９Ｊ】図８Ａ〜８Ｃのプロテーゼおよびエンドエフェクタの例示的な概略図であって、ガイド軸を画定するガイドが、軌道を画定する手術部位から離間され、手術部位との同軸位置合わせから外れた状態で、かつ、インパクタアセンブリが、プロテーゼに取り付けられ、ガイド軸および軌道の両方との同軸位置合わせから外れて離間されたインパクタ軸を画定する状態で示されている図である。
【図９Ｋ】図９Ｊのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であって、インパクタアセンブリが関節運動されてガイド内に一部入った状態で示されている図である。
【図９Ｌ】図９Ｊ〜９Ｋのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であって、ガイドが、手術部位から離れるように動かされ、インパクタアセンブリのフランジに係合し、ガイド軸が軌道Ｔとの同軸位置合わせから外れた状態で示されている図である。
【図９Ｍ】図９Ｊ〜９Ｌのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であって、ガイドがさらに動かされ、軌道に対して関節運動されて、インパクタ軸およびガイド軸を軌道と同軸位置合わせした状態で示されている図である。
【図９Ｎ】図９Ｊ〜９Ｍのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の例示的な概略図であって、ガイドが動かされて関節運動されて、インパクタ軸をガイド軸および軌道と同軸位置合わせして位置決めした状態で示されている図である。
【図１０】プロテーゼが取り付けられるインパクタアセンブリを支持するガイドを有して示されている、本開示によるエンドエフェクタの別の実施形態の斜視図である。
【図１１】図１０のエンドエフェクタおよびプロテーゼの側面図である。
【図１２Ａ】図１１の１２Ａ−１２Ａ線に沿った断面図である。
【図１２Ｂ】図１１の１２Ｂ−１２Ｂ線に沿った断面図である。
【図１３】図１０〜１２Ｂのガイドの分解斜視図である。
【図１４】図１３のガイドの別の分解斜視図である。
【図１５Ａ】図１０〜１２Ｂのエンドエフェクタおよびプロテーゼの斜視図であって、プロテーゼが、全般的に例示された手術部位に配置され、インパクタアセンブリが、プロテーゼに取り付けられてガイドから離れるように関節運動された状態で示されている図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の斜視図であって、インパクタアセンブリがガイドに関節運動された状態で示されている図である。
【図１５Ｃ】図１５Ａ〜１５Ｂのエンドエフェクタ、プロテーゼ、および手術部位の別の斜視図であって、インパクタアセンブリが関節運動されて、インパクタアセンブリと係合し、軌道に沿ってインパクタアセンブリを支持した状態で示されている図である。
【図１６Ａ】本開示によるインパクタアセンブリの別の実施形態の斜視図であって、インパクタアセンブリがプロテーゼから離間されて示されている図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａのインパクタアセンブリの分解斜視図である。
【図１７】本開示によるエンドエフェクタのさらに別の実施形態の斜視図であって、図１６Ａ〜１６Ｂのインパクタアセンブリを支持するガイドを備え、プロテーゼがインパクタアセンブリに取り付けられた状態で示されている図である。
【図１８Ａ】図１７のガイドの斜視図である。
【図１８Ｂ】チャネルを画定する本体を備え、本体がフォロワサブアセンブリ、センササブアセンブリ、および入力モジュールから離間された状態で示されている、図１７〜１８Ａのガイドの分解斜視図である。
【図１９Ａ】図１８Ｂのフォロワサブアセンブリの斜視図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａのフォロワサブアセンブリの分解斜視図であって、第１および第２のプッシュロッドを動かすように配置された第１および第２のトリガを備えて示されている図である。
【図２０】図１７〜１８Ｂのエンドエフェクタのガイドの上面図である。
【図２１】図２０の２１−２１線に沿った断面図である。
【図２２Ａ】図１７のプロテーゼおよびエンドエフェクタの例示的な概略図であって、インパクタアセンブリが、シャフトと、軌道に沿った嵌入のために手術部位に配置されたプロテーゼに取り付けられたインターフェースとを備え、ガイドのチャネルが、ガイド軸を画定し、ガイド軸が軌道に平行に配置された状態でインパクタアセンブリから離間された状態で示されている図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａの手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの別の例示的な概略図であって、ガイドがインパクタアセンブリに向けて動かされて、ガイドのチャネル内にインパクタアセンブリのシャフトを入れた状態で、かつガイド軸が軌道と同軸位置合わせされた状態で示されている図である。
【図２２Ｃ】図２２Ａ〜２２Ｂの手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの別の例示的な概略図であって、ガイドが、軌道に沿って手術部位から離れるように動かされ、チャネルが、シャフトに隣接するインパクタアセンブリのフランジに係合し、フランジがまた、フォロワサブアセンブリの第１のトリガに対して係合して、第１のプッシュロッドをセンササブアセンブリの第１のプッシュロッドセンサに向けて並進した状態で示されている図である。
【図２２Ｄ】図２２Ａ〜２２Ｃの手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの別の例示的な概略図であって、ガイドが、軌道に沿って手術部位からさらに離れるように動かされ、フランジが、チャネルおよび第１のトリガに依然として係合しており、フランジがまた、フォロワサブアセンブリの第２のトリガに対して係合して、第２のプッシュロッドをセンササブアセンブリの第２のプッシュロッドセンサに向けて並進した状態で示されている図である。
【図２２Ｅ】図２２Ａ〜２２Ｄの手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの別の例示的な概略図であって、ガイドが軌道に沿って手術部位からさらに離れるように動かされ、フランジがチャネル、第１のトリガ、および第２のトリガと依然として係合しており、インパクタアセンブリのフランジがガイドのチャネルの垂直中心に配設された状態で示されている図である。
【図２２Ｆ】図２２Ａ〜２２Ｅの手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの別の例示的な概略図であって、ガイドが軌道に沿って手術部位からさらに離れるように動かされ、フランジがチャネル、第１のトリガ、および第２のトリガと依然として係合した状態で示されている図である。
【図２２Ｇ】図２２Ａ〜２２Ｆの手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの別の例示的な概略図であって、ガイドが軌道に沿って手術部位からさらに離れるように動かされ、フランジがチャネルおよび第２のトリガと依然として係合しており、フランジが第２のトリガと係合解除して配設された状態で示されている図である。
【図２２Ｈ】図２２Ａ〜２２Ｇの手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの別の例示的な概略図であって、ガイドが軌道に沿って手術部位からさらに離れるように動かされ、フランジがチャネル内に一部配設され、フランジが、第１および第２のトリガと係合解除して配設された状態で示されている図である。
【図２３】図２２Ａ〜２２Ｈに示される第１および第２のトリガの相対状態に対応する第１および第２のプッシュロッドセンサによって生成される信号のグラフ表現を示す図である。
【図２４Ａ】図２２Ｅに示されるように配置された手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの例示的な概略図であって、インパクタアセンブリのフランジが、ガイドのチャネルの垂直中心に配設され、第１および第２のトリガに係合し、ここで、ガイドのチャネルのガイド基準点が、手術部位に対する初期ガイド−ターゲット距離に配置され、インパクタアセンブリのフランジのインパクタ基準点が、初期ガイド−ターゲット距離に等しい初期フランジ−ターゲット距離に配置された状態で示されている図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａの手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの別の例示的な概略図であって、ガイドが手術部位に対して初期ガイド−ターゲット距離で依然として配置されており、インパクタアセンブリへの嵌込力の印加に応答して軌道に沿って手術部位に向けて前進されたインパクタアセンブリおよびプロテーゼを示し、それにより、インパクタ基準点が、初期フランジ−ターゲット距離よりも小さい手術部位に対する二次フランジ−ターゲット距離に配置されている図である。
【図２４Ｃ】図２４Ａ〜２４Ｂの手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの別の例示的な概略図であって、インパクタアセンブリが手術部位に対して二次フランジ−ターゲット距離で依然として配置された状態で示されており、手術部位に向けて軌道に沿って前進されたガイドを示し、ガイド基準点が手術部位のより近くに配置されている図である。
【図２４Ｄ】図２４Ａ〜２４Ｃの手術部位、プロテーゼ、およびエンドエフェクタの別の例示的な概略図であって、インパクタアセンブリが手術部位に対して二次フランジ−ターゲット距離で依然として配置された状態で示されており、手術部位に向けて軌道に沿ってさらに前進されたガイドを示し、それにより、ガイド基準点が、二次フランジ−ターゲット距離と等しい、手術部位に対する異なるガイド−ターゲット距離で配置されている図である。
【図２５Ａ】本開示によるエンドエフェクタのさらに別の実施形態の斜視図であって、図１６Ａのインパクタアセンブリおよびプロテーゼから離間されたガイド軸を画定するチャネルを有するガイドを備え、インパクタアセンブリが、ガイド軸から離間されたインパクタ軸の周りに位置合わせされたフランジに隣接するシャフトを備えて示されている図である。
【図２５Ｂ】図２５Ａのプロテーゼおよびエンドエフェクタの別の斜視図であって、ガイドがインパクタアセンブリに向けて動かされて、ガイドのチャネル内にインパクタアセンブリのシャフトを入れた状態で示されており、かつガイド軸がインパクタ軸と同軸位置合わせされた状態で示されている図である。
【図２５Ｃ】図２５Ａ〜２５Ｂのプロテーゼおよびエンドエフェクタの別の斜視図であって、ガイドがインパクタ軸に沿ってプロテーゼからさらに離れるように動かされ、ガイドのチャネルが、チャネルの垂直中心でインパクタアセンブリのフランジに係合した状態で示されている図である。
【図２５Ｄ】図２５Ａ〜２５Ｃのプロテーゼおよびエンドエフェクタの別の斜視図であって、ガイドのチャネルがチャネルの垂直中心でインパクタアセンブリのフランジと依然として係合しているが、ガイドは、ガイド軸とインパクタ軸との同軸位置合わせを維持しながら、インパクタアセンブリに対して回転方向に位置決めし直された状態で示されている図である。
【図２６Ａ】図２５Ａ〜２５Ｄのガイドの斜視図である。
【図２６Ｂ】図２５Ａ〜２６Ａのガイドの分解斜視図であって、センササブアセンブリ、入力モジュール、およびコイルアセンブリから離間された第１および第２の本体構成要素を有する本体を備えて示されている図である。
【図２７Ａ】図２６Ｂのコイルアセンブリの斜視図であって、概して近位受信コイルと遠位受信コイルとの間に配置された送信コイルを備える全般的に示されたコイル構成を支持するコイルフレームを有して示されている図である。
【図２７Ｂ】図２７Ａのコイルアセンブリの別の斜視図であって、図２７Ａと同じ視点から示されているが、コイルフレーム、送信コイル、近位受信コイル、および遠位受信コイルがそれぞれ、例示目的で想像輪郭線で描かれている図である。
【図２８Ａ】コイルアセンブリの別の実施形態の斜視図であって、概して送信コイル内に配置された近位受信コイルと遠位受信コイルとを備える全般的に示されたコイル構成を支持するコイルフレームを有して示されている図である。
【図２８Ｂ】図２８Ａのコイルアセンブリの別の斜視図であって、図２８Ａと同じ視点から示されているが、コイルフレーム、送信コイル、近位受信コイル、および遠位受信コイルがそれぞれ、例示目的で想像輪郭線で描かれている図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を通して示される実施形態の１つまたは複数は、取り除かれる、概略的に描かれる、および／または例示目的のために想像線で図示される特定の構成要素、構造的特徴部、および／またはアセンブリを有することがあることを理解されたい。
【００１６】
ここで図１を参照すると、手術ロボット３２を備える手術システム３０が示されている。手術ロボット３２は、一般に、ベース３４、ロボットアーム３６、および連結部３８を備える。ロボットアーム３６は、ベース３４によって支持され、使用中にベース３４に対する連結部３８の位置および／または向きの移動、駆動、維持、または他の形での制御を行うように構成される。連結部３８は、エンドエフェクタ４０を着脱可能に固定するように適合され、エンドエフェクタ４０は、全体として参照番号４２で示されるツールを支持する、あるいは含む。ツール４２（例えばインパクタ）は、以下でより詳細に述べるように、様々な手術処置に関連して使用されるワークピース４４（例えば寛骨臼カップ）を支持する、位置決めする、あるいはその駆動を容易にするように構成される。いくつかの実施形態では、手術システム３０は、例えば手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔに沿って、または軌道Ｔに対して、全体として参照番号４６で示されるターゲットに対してワークピース４４を案内するように構成される。本明細書に示される代表的な実施形態では、ターゲット４６は、患者の身体Ｂの手術部位Ｓであり、ワークピース４４は、（例えばツール４２を介して）エンドエフェクタ４０によって支持され、軌道Ｔ（例えば嵌入軌道）に沿った手術部位Ｓでの嵌込みに適合されたプロテーゼＰである。
【００１７】
手術ロボット３２は、ロボットアーム３６によってエンドエフェクタ４０をターゲット４６に対して動かし、とりわけ、医療従事者がエンドエフェクタ４０、ツール４２、および／またはワークピース４４の移動および位置決めを正確に制御しながら様々なタイプの手術処置を実施するのを支援する。ロボットアーム３６の１つの例示的な配置は、「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号に記載されており、その特許の開示全体を参照により本明細書に組み込む。ロボットアーム３６、および手術ロボット３２の他の部分は、いくつかの異なる構成で配置することができることを理解されたい。
【００１８】
手術システム３０は、手術ロボット３２、ロボットアーム３６、エンドエフェクタ４０、ツール４２、および／またはワークピース４４の１つまたは複数の部分、ならびに患者の身体Ｂの様々な部分の相対位置および／または向きの変化を、共通の座標系内で監視、追跡、および／または決定することができる。これは、様々なタイプのトラッカ（例えば、複数の自由度の光学、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、マシンビジョンシステム、電荷結合素子カメラ、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、患者の解剖学的構造の磁気共鳴撮像スキャン）、以前の手術処置および／または以前に実施された手術技法からのデータ（例えば、プロテーゼの嵌入を容易にするために後で使用される寛骨臼のリーミング中に記録されるデータ）などを利用することによって行われる。これらの目的で、図１に概略的に示されるように、手術システム３０は、一般に、ロボット制御システム４８およびナビゲーションシステム５０を備え、これらのシステムは協働して、手術ロボット３２が軌道Ｔに対するエンドエフェクタ４０の位置合わせを維持することを可能にし、また一般に、手術ロボット３２が手術部位Ｓおよび手術システム３０の他の部分に対してエンドエフェクタ４０を動かすことを可能にする。
【００１９】
図１に概略的に示されるように、ロボット制御システム４８は、ロボットコントローラ５２を備え、ナビゲーションシステム５０は、ナビゲーションコントローラ５４を備える。例示実施形態では、ロボットコントローラ５２およびナビゲーションコントローラ５４は、物理的電気接続（例えばテザーワイヤハーネス）を介しておよび／または１つまたは複数のタイプのワイヤレス通信を介して（例えばＷｉＦｉ（商標）ネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ネットワークなどを使用して）互いに通信するように、および／または例えば手術システム３０の他の構成要素と通信するように配設される。ロボットコントローラ５２および／またはナビゲーションコントローラ５４は、コンピュータ、プロセッサ、制御ユニットなどの様々な構成として、またはそのような構成と共に実現されることがあり、別個の構成要素を備えることがあり、または一体化される（例えば、ハードウェア、ソフトウェア、入力、出力などを共有する）ことがある。他の構成も企図される。
【００２０】
手術システム３０は、ロボット制御システム４８を採用して、とりわけ、ロボットアーム３６を関節運動させて、手術部位Ｓに対するエンドエフェクタ４０の位置決めや、軌道Ｔの維持などを行う。ここで、ロボット制御システム４８のロボットコントローラ５２は、ロボットアーム３６の関節に配設された様々なアクチュエータやモータなど（図示せず）を駆動することによってロボットアーム３６を関節運動させるように構成される。ロボットコントローラ５２は、ロボットアーム３６に沿って位置するエンコーダ（図示せず）などの様々なセンサからデータを収集するように構成されることもある。手術ロボット３２およびエンドエフェクタ４０の各構成要素の特定の幾何形状は既知であるため、これらのデータをロボットコントローラ５２が使用して、マニピュレータ座標系ＭＮＰＬ内でのエンドエフェクタ４０の位置および／または向き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、例示実施形態ではロボットアーム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、前に参照した「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。他の構成も企図される。
【００２１】
ナビゲーションシステム５０は、とりわけ、エンドエフェクタ４０、ポインタ５６、および患者の身体Ｂの一部（例えば、手術部位Ｓにあるもしくは手術部位Ｓに隣接する骨または他の解剖学的構造）など、様々な物体の動きを追跡するように構成される。この目的で、ナビゲーションシステム５０は、ローカライザ座標系ＬＣＬＺ内でのトラッカ６０の位置および／または向きを感知するように構成されたローカライザ５８を採用する。ナビゲーションコントローラ５４は、ローカライザ５８と通信するように配設され、ローカライザ５８の視野内で感知された各トラッカ６０に関する位置および／または向きデータをローカライザ座標系ＬＣＬＺ内で収集する。
【００２２】
ローカライザ５８は、複数のトラッカ６０の位置および／または向きを感知して、対応する複数の物体をローカライザ座標系ＬＣＬＺ内で追跡することができることを理解されたい。例として、図１に示されるように、トラッカ６０は、ポインタ５６に結合されたポインタトラッカ６０Ｐ、１つまたは複数のエンドエフェクタトラッカ６０Ｇ、６０Ｉ、第１の患者トラッカ６０Ａ、および第２の患者トラッカ６０Ｂ、ならびに追加の患者トラッカ、追加の医療および／または手術ツール用のトラッカなどを備えることがある。
【００２３】
いくつかの実施形態では、図１に示されるように、１つまたは複数のエンドエフェクタトラッカ６０Ｇ、６０Ｉはそれぞれ、互いに対して動くように構成され得る部分など、エンドエフェクタ４０の異なる部分にしっかりと固着されてもよい。非限定的な例として、以下でより詳細に述べるように、インパクタトラッカ６０Ｉは、ガイドトラッカ６０Ｇが取り付けられたガイドに対して動くように構成されたインパクタ（または別のタイプのツール４２）に取り付けることができる。ここで、以下でより詳細に述べるように、ガイドトラッカ６０Ｇは、ロボットアーム３６によって連結部３８と共に動くことができ、一方、インパクタトラッカ６０Ｉは、１つまたは複数の自由度で連結部３８に対して動くことができる。図１に示されるガイドトラッカ６０Ｇおよびインパクタトラッカ６０Ｉをナビゲーションシステム５０が使用して、ローカライザ５８によってエンドエフェクタ４０の異なる部分の相対位置および／または向きを容易に決定することができるが、本開示の特定の実施形態は、他の方法で（例えば１つまたは複数のセンサを用いて）この決定を容易にするように構成することもできる。しかし、本開示によって他の構成も企図され、特定の物体を追跡するためにトラッカ６０、センサ、および所定の幾何学的関係などの様々な組合せを利用することができることを理解されたい。
【００２４】
引き続き図１を参照すると、第１の患者トラッカ６０Ａは、手術部位Ｓにあるまたは手術部位Ｓに隣接する患者の身体Ｂの１つの骨（例えば寛骨臼の近くの骨盤）にしっかりと固着され、第２の患者トラッカ６０Ｂは、異なる骨（例えば大腿骨の一部）にしっかりと固着される。詳細には示されていないが、患者トラッカ６０Ａ、６０Ｂは、ねじ係合、クランプ、または他の技法など様々な方法で、患者の身体Ｂのいくつかの異なる骨に結合することができることを理解されたい。同様に、ガイドトラッカ６０Ｇおよび／またはインパクタトレーサ６０Ｉは、製造中の一体化によって、または手術処置前もしくは手術処置中の着脱可能な取付けによってなど、様々な方法でエンドエフェクタ４０および／またはツール４２の一部に固定することができる。様々なトラッカ６０を、いくつかの異なる様式で、異なるタイプの追跡される物体（例えば、別個の骨、ツール、ポインタなど）にしっかりと固着することができることを理解されたい。
【００２５】
トラッカ６０が取り付けられる物体または解剖学的構造に対するトラッカ６０の位置は、既知のレジストレーション技法によって決定することができる。例えば、患者トラッカ６０Ａ、６０Ｂが取り付けられる患者の身体Ｂの部分に対する患者トラッカ６０Ａ、６０Ｂの位置は、様々な形のポイントベースのレジストレーションで達成することができ、例えば、ローカライザ５８がポインタトラッカ６０Ｐの位置および向きを監視するときに、特定の解剖学的標識に接して係合する（例えば、骨の特定の部分に触れる）ためにポインタ５６の遠位先端が使用され、または表面ベースのレジストレーションに関しては、骨のいくつかの部分に係合するために使用される。このとき、従来のレジストレーション技法を採用して、患者トラッカ６０Ａ、６０Ｂの姿勢を患者の解剖学的構造（例えば、それぞれ大腿骨および寛骨臼）に相関させることができる。機械的クランプを有する患者トラッカ６０Ａ、６０Ｂを使用するなど、他のタイプのレジストレーションも可能であり、機械的クランプは、骨に取り付けられ、触覚センサ（図示せず）を有して、クランプが取り付けられる骨の形状を決定する。次いで、レジストレーションのために、骨の形状を骨の３Ｄモデルに一致させることができる。触覚センサと患者トラッカ６０Ａ、６０Ｂにあるマーカとの既知の関係は、ナビゲーションコントローラ５４に入力することができ、または他の形でナビゲーションコントローラ５４が既知であるようにすることができる。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決定することができる。位置および／または向きデータは、ローカライザ座標系ＬＣＬＺ内での各トラッカ６０の座標を決定するために、いくつかの異なるレジストレーション／ナビゲーション技法を使用してナビゲーションコントローラ５４によって収集、決定、または他の形で処理することができる。以下でより詳細に述べるように、これらの座標は、ロボット制御システム４８に通信されて、ロボットアーム３６の関節運動を容易にし、および／または他の形で外科医が手術処置を行うのを助ける。
【００２６】
本明細書に示される代表的な実施形態では、ロボットコントローラ５２は、手術ロボット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５４およびローカライザ５８は、手術ロボット３２のベース３４に対して移動可能な可動カート６２に支持される。可動カート６２はまた、全体として参照番号６４で示されるユーザインターフェースを支持して、外科医もしくは別のユーザに情報を表示することによって、および／または外科医もしくは別のユーザから情報を受信することによって、手術システム３０の操作を容易にする。ユーザインターフェース６４は、ナビゲーションシステム５０および／またはロボット制御システム４８と通信するように配設され、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）を外科医または他のユーザに提示するための１つまたは複数の出力デバイス６６（例えば、モニタ、インジケータ、表示画面など）と、１つまたは複数の入力デバイス６８（例えば、ボタン、タッチスクリーン、キーボード、マウス、ジェスチャ、または音声ベースの入力デバイスなど）とを備えることがある。このタイプのナビゲーションシステム５０で利用される１つのタイプの可動カート６２およびユーザインターフェース６４は、「ＳｕｒｇｅｒｙＳｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許第７，７２５，１６２号に記載されており、その特許の開示全体を参照により本明細書に組み込む。
【００２７】
可動カート６２と手術ロボット３２のベース３４とは、互いに対して、およびまた患者の身体Ｂに対して位置決めすることができるので、手術システム３０の１つまたは複数の部分は、一般に、ローカライザ５８によって感知された各トラッカ６０の座標をローカライザ座標系ＬＣＬＺからマニピュレータ座標系ＭＮＰＬに変換する、またはその逆に変換するように構成され、したがって、ロボットアーム３６の関節運動は、少なくとも一部、共通の座標系（例えば、マニピュレータ座標系ＭＮＰＬ、ローカライザ座標系ＬＣＬＺ、または別の共通の座標系）内での特定のトラッカ６０の相対位置および／または向きに基づいて行うことができる。ローカライザ座標系ＬＣＬＺ内の座標は、いくつかの異なる変換技法を使用して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、逆の変換も行うことができることを理解されたい。座標系間のデータの転換または変換の一例は、「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｎａｔｏｍｉｃａｌ  Ｄａｔａ  Ｓｅｔｓ」という名称の米国特許第８，６７５，９３９号に記載されており、その特許の開示全体を参照により本明細書に組み込む。
【００２８】
例示実施形態では、ローカライザ５８は、光学ローカライザであり、１つまたは複数の光学位置センサ７２を有するカメラユニット７０を含む。ナビゲーションシステム５０は、カメラユニット７０の光学位置センサ７２を採用して、ローカライザ座標系ＬＣＬＺ内でのトラッカ６０の位置および／または向きを感知する。本明細書に示される代表的な実施形態では、トラッカ６０はそれぞれ、カメラユニット７０の光学位置センサ７２によって感知することができるマーカ７４を採用する。このタイプのナビゲーションシステム５０の一例は、「Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｎｏｎ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」という名称の米国特許第９，００８，７５７号に記載されており、その特許の開示全体を参照により本明細書に組み込む。いくつかの実施形態では、マーカ７４は、光学位置センサ７２によって感知される光を放出するアクティブマーカ（例えば発光ダイオード「ＬＥＤ」）である。他の実施形態では、トラッカ６０は、カメラユニット７０または別の光源から放出された光を反射するパッシブマーカ（例えば反射器）を採用することができる。図面を通じてナビゲーションシステム５０の一実施形態が例示されているが、ナビゲーションシステム５０は、後の記述から以下で理解されるように様々なタイプおよび構成であり得るトラッカ６０を監視するための任意の他の適切な構成を有することができる。例えば、ナビゲーションシステム５０は、他のタイプのローカライザ５８および／またはトラッカ６０を備えることがある。
【００２９】
いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステム５０および／またはローカライザ５８は、無線周波数（ＲＦ）ベースである。例えば、ナビゲーションシステム５０は、ナビゲーションコントローラ５４および／または別のコンピューティングデバイスやコントローラなどに結合されたＲＦトランシーバを備えることがある。ここで、トラッカ６０は、ＲＦエミッタまたはトランスポンダを備えることがあり、受動的でよく、または能動的に励磁されてもよい。ＲＦトランシーバはＲＦ追跡信号を送信し、ＲＦエミッタは、追跡された状態がナビゲーションコントローラ５４に通信される（またはナビゲーションコントローラ５４によって解釈される）ようにＲＦ信号で応答する。ＲＦ信号は、任意の適切な周波数のものでよい。ＲＦトランシーバは、ＲＦ信号を効果的に使用して物体を追跡するのに適切な任意の位置に位置決めすることができる。さらに、ＲＦベースのナビゲーションシステムの実施形態は、本明細書に例示されるアクティブマーカベースのナビゲーションシステム５０とは異なる構造的構成を有してもよいことを理解されたい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステム５０および／またはローカライザ５８は、電磁（ＥＭ）ベースである。例えば、ナビゲーションシステム５０は、ナビゲーションコントローラ５４および／または別のコンピューティングデバイスやコントローラなどに結合されたＥＭトランシーバを備えることがある。ここで、トラッカ６０は、それに取り付けられたＥＭ構成要素（例えば、様々なタイプの磁気トラッカ、電磁トラッカ、誘導トラッカなど）を備えることがあり、ＥＭ構成要素は、受動的でよく、または能動的に励磁されてもよい。ＥＭトランシーバはＥＭ場を生成し、ＥＭ構成要素は、追跡された状態がナビゲーションコントローラ５４に通信される（またはナビゲーションコントローラ５４によって解釈される）ようにＥＭ信号で応答する。ナビゲーションコントローラ５４は、受信されたＥＭ信号を分析して、ＥＭ信号に相対状態を関連付けることができる。ここでも、ＥＭベースのナビゲーションシステムの実施形態は、本明細書に例示されるアクティブマーカベースのナビゲーションシステム５０とは異なる構造的構成を有してもよいことを理解されたい。
【００３１】
いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステム５０および／またはローカライザ５８は、物体に関連付けられる位置データを決定するためにトラッカ６０が物体に固定されることを必ずしも必要としない１つまたは複数のタイプの撮像システムに基づいていてよい。例えば、超音波ベースの撮像システムを提供して、（例えば、追跡される物体の特定の既知の構造的特徴部や、追跡される物体に固定されたマーカまたはステッカなどの）超音波画像の獲得を容易にすることができ、それにより、追跡される状態（例えば位置や向きなど）は、超音波画像に基づいてナビゲーションコントローラ５４に通信される（またはナビゲーションコントローラ５４によって解釈される）。超音波画像は、２Ｄ、３Ｄ、またはそれらの組合せでよい。ナビゲーションコントローラ５４は、超音波画像をほぼリアルタイムで処理して、追跡される状態を決定することができる。超音波撮像デバイスは、任意の適切な構成を有することができ、図１に示されるカメラユニット７０とは異なることもある。さらなる例として、蛍光透視ベースの撮像システムを提供して、放射線不透過性マーカ（例えば、追跡される物体に取り付けられた既知の構造的特徴部を有するステッカやタグなど）のＸ線画像の獲得を容易にすることができ、それにより、追跡される状態は、Ｘ線画像に基づいてナビゲーションコントローラ５４に通信される（またはナビゲーションコントローラ５４によって解釈される）。ナビゲーションコントローラ５４は、追跡される状態を決定するためにほぼリアルタイムでＸ線画像を処理することができる。同様に、他のタイプの光学ベースの撮像システムを提供して、特定の既知の物体（例えば、追跡される物体またはその構造的構成要素もしくは特徴部の仮想表現との比較に基づく）および／またはマーカ（追跡される物体に取り付けられたステッカやタグなど）のデジタル画像やビデオなどの獲得を容易にすることができ、したがって、追跡される状態は、デジタル画像に基づいてナビゲーションコントローラ５４に通信される（またはナビゲーションコントローラ５４によって解釈される）。ナビゲーションコントローラ５４は、追跡される状態を決定するためにほぼリアルタイムでデジタル画像を処理することができる。
【００３２】
したがって、本開示の範囲から逸脱することなく、同じまたは異なるタイプの複数の撮像システムを含む様々なタイプの撮像システムがナビゲーションシステム５０の一部を成すことができることを理解されたい。当業者は、ナビゲーションシステム５０および／またはローカライザ５８が、本明細書に具体的に記載されていない任意の他の適切な構成要素または構造を有することもできることを理解されよう。例えば、ナビゲーションシステム５０は、慣性追跡のみ、または追跡技法の任意の組合せを利用することができる。さらに、図１に示されるナビゲーションシステム５０に関連する技法、方法、および／または構成要素の任意のものは、いくつかの異なる方法で実装することができ、本開示によって他の構成も企図される。
【００３３】
いくつかの実施形態では、手術システム３０は、１つまたは複数の出力デバイス６６に提示される患者の身体Ｂの解剖学的構造、エンドエフェクタ４０、ツール４２、ワークピース４４などの画像および／またはグラフィック表現などを用いて、追跡される物体の相対位置および向きの仮想表現を外科医または手術システム３０の他のユーザに表示することが可能である。ロボットコントローラ５２および／またはナビゲーションコントローラ５４はまた、ユーザインターフェース６４を利用して命令を表示したり、情報を要求することができ、それにより、外科医または他のユーザがロボット制御システム４８と交信してロボットアーム３６の関節運動を容易にすることができる。他の構成も企図される。
【００３４】
ロボット制御システム４８とナビゲーションシステム５０とが協働して、エンドエフェクタ４０および／またはツール４２の位置および／または向きの制御を様々な方法で容易にすることができることを理解されたい。例として、ロボット制御システム４８、手術ロボット３２、および／または手術システム３０の他の部分は、限定はしないがインピーダンス制御および／またはアドミッタンス制御を含むいくつかの異なる制御法を採用して、ロボットアーム３６の関節運動や軌道Ｔの維持などを容易にすることができる。例示的な手術ロボット３２の制御法は、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｂａｃｋｄｒｉｖｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ」という名称の米国特許出願公開第２０１７０１２８１３６Ａ１号に記載されており、その特許出願の開示全体を参照により本明細書に組み込む。いくつかの実施形態では、ロボットコントローラ５２は、（例えば、関節モータを駆動することによって）ロボットアーム３６を制御して、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構成される。ここで、触覚フィードバックは、（例えば軌道Ｔに沿ったまたは軌道Ｔに対するツール４２および／またはワークピース４４の位置合わせを維持するために）外科医が手術処置に関連する所定の仮想境界を超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制約または抑制する助けとなる。仮想境界を画定する触覚フィードバックシステムおよび関連の触覚物体の例示的なタイプは、例えば、「Ｈａｐｔｉｃ  Ｇｕｉｄａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第８，０１０，１８０号、および「Ｇｕｉｄａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ」という名称の米国特許第７，８３１，２９２号に記載されており、それらの特許の開示全体を参照により本明細書に組み込む。いくつかの実施形態では、手術システム３０は、ＭＡＫＯ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ（Ｆｏｒｔ  Ｌａｕｄｅｒｄａｌｅ，  ＦＬ，  ＵＳＡ）によって製造されたＲＩＯ（商標）ロボットアームインタラクティブ整形手術システムを備えることがある。
【００３５】
上述したように、図１に示される代表的な実施形態では、ツール４２は、手術ロボット３２を用いてワークピース４４を位置決めするために提供され、ここで、ワークピース４４は、患者の身体Ｂへの嵌込みに適合されたプロテーゼＰとして実現される。より具体的には、例示されるプロテーゼＰは、以下により詳細に述べるように、患者の寛骨臼に嵌入するように適合された人工股関節の一部を形成する略半球形のカップである。嵌入の前に、患者の寛骨臼は、手術部位Ｓでターゲット４６を画定するようにリーミングされる、または他の形で準備される。本出願人は、リーミング、準備、および嵌入のプロセスを、「Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｉｍｐａｃｔｉｏｎ」という名称の米国特許第８，９７９，８５９号、および「Ｔｏｏｌ，  Ｋｉｔ−ｏｆ−Ｐａｒｔｓ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｏｏｌ，  ａｎｄ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｓａｍｅ」という名称の米国特許第８，７５３，３４６号に記載しており、それらの特許の開示全体を参照により本明細書に組み込む。本開示は、股関節を含む様々な整形手術処置を述べるが、本明細書で述べる主題は、例えば肩、肘、手首、脊椎、膝、足首など、患者の身体Ｂの他の関節にも適用可能であり得ることを理解されたい。
【００３６】
ここで図１Ａ〜９Ｎを参照すると、エンドエフェクタ４０の例示実施形態は、ワークピース４４（例えば寛骨臼カップ）を着脱可能に固定するためにツール４２を画定する第１のアセンブリ７６（例えばインパクタ）と、とりわけロボットアーム３６の連結部３８に取り付けられるように適合された第２のアセンブリ７８（例えばインパクタガイド）とを備える。この構成により、外科医は、ワークピース４４を第１のアセンブリ７６に着脱可能に固定し、次いで第１のアセンブリ７６を手動で操作して、有利な位置から、不要に視認性を妨げることなくターゲット４６（例えばリーミングされた寛骨臼）に近づくことが可能になる。以下でより詳細に述べるように、手動で接近が完了し、ワークピース４４がターゲット４６に配設された後、外科医は、その後、ワークピース４４および第１のアセンブリ７６を関節運動させて、迅速に、効率的に、かつ高い信頼性で第２のアセンブリ７８と係合させることができ、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔとのワークピース４４の位置合わせを容易にする。
【００３７】
エンドエフェクタ４０のツール４２を画定する第１のアセンブリ７６は、概して近位端８０と遠位端８２との間に延びる。遠位端８２に設けられたインターフェース８４は、プロテーゼＰに着脱可能に取り付けられるように適合され、プロテーゼＰは、上述したように、本明細書で述べる実施形態ではワークピース４４を画定する。第１のアセンブリ７６はまた、近位端８０と遠位端８２との間で第１の軸線Ａ１に沿って延びるシャフト８６を備える。概して参照番号８８（図２参照）で示される第１の係合面が、近位端８０と遠位端８２との間に配設される。
【００３８】
エンドエフェクタ４０の第２のアセンブリ７８は、概して、手術ロボット３２に取り付けられるように適合されたマウント９０と、マウント９０に動作可能に取り付けられ、第２の軸線Ａ２に沿って延びるチャネル９４を有する本体９２とを備える。チャネル９４は開口部９６を画定し、開口部９６は、そこを通して第１のアセンブリ７６のシャフト８６の一部を受け入れるように配置される。第２のアセンブリ７８はまた、概して参照番号９８（図３参照）で示される第２の係合面、およびリミッタ１００を備える。後の記述から以下で理解されるように、第２の係合面９８は、第１の係合面８８に当接するように形作られ、リミッタ１００は、係合面８８、９８間の当接を維持し、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔとの軸線Ａ１、Ａ２の同軸位置合わせを容易にするように構成される。上述した第１のアセンブリ７６および第２のアセンブリ７８の構成要素および構造的特徴部のそれぞれを、以下でより詳細に述べる。
【００３９】
本明細書で述べる様々なエンドエフェクタ４０の実施形態は、概して、インパクタアセンブリ１０２（第１のアセンブリ７６を画定し、ツール４２として機能する）およびガイド１０４（第２のアセンブリ７８を画定する）を備える。インパクタアセンブリ１０２とガイド１０４とが協働して、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔに沿って患者の身体Ｂでの手術部位Ｓ（ターゲット４６を画定する）でプロテーゼＰ（ワークピース４４を画定する）を嵌入するのを容易にする。しかし、本明細書に例示されるインパクタアセンブリ１０２およびガイド１０４の実施形態は例示的であり、エンドエフェクタ４０および／またはツール４２は、手術ロボット３２に関連して採用されるいくつかの異なる医療および／または手術処置での使用のために構成することができ、手術ロボット３２への取付け前に手動での位置決めが有利であり得ることを理解すべきである。非限定的な例として、エンドエフェクタ４０および／またはツール４２は、ドリルビットまたはリーマヘッドに着脱可能に固定して駆動するためのチャックアセンブリを採用する回転手術器具、および回転手術器具を受け取るためのホルダまたはドリルガイドと共に使用することができる。ここで、この例示的な例では、回転手術器具およびドリルビットまたはリーマヘッドを手術部位Ｓに手動で位置決めすることができ、次いで、回転手術器具を、ロボットアーム３６に結合されたホルダまたはドリルガイドと着脱可能に係合するように関節運動させて、ホルダまたはドリルガイド、回転手術器具、およびドリルビットまたはリーマヘッドを、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔと位置合わせすることができる。次いで、手術ロボット３２は、直線または非直線の軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに対してドリルビットまたはリーマヘッドの切断端部を駆動、案内、位置決め、および／または移動することができる（回転手術器具、チャックアセンブリ、ホルダ／ドリルガイド、およびドリルビット／リーマヘッドは図示されていないが、関連技術で一般に知られている）。
【００４０】
上述したように、例示的なインパクタアセンブリ１０２およびガイド１０４以外の他の構成も企図され、本開示は、いくつかの異なるタイプのエンドエフェクタ４０も対象とすることを理解されたい。しかし、明瞭性および一貫性の目的で、エンドエフェクタ４０およびツール４２の後続の説明は、上述したように手術部位ＳでプロテーゼＰを嵌入することを対象とする例示実施形態に関連して行われる。
【００４１】
図２に最も良く示されているように、インパクタアセンブリ１０２の例示実施形態は、嵌込力Ｆを受けるように構成された近位端８０に配置されたヘッド１０６を備える。インターフェース８４は、遠位端８２に配置され、この代表的な実施形態では、プロテーゼＰに着脱可能に取り付けられるように適合される。シャフト８６は、ヘッド１０６とインターフェース８４との間でインパクタ軸Ａ１に沿って延びる。インパクタ軸Ａ１は、この実施形態（および本明細書で述べる他の実施形態）では第１の軸線Ａ１と同義である。インパクタアセンブリ１０２はまた、ヘッド１０６とインターフェース８４との間に配設されたインパクタ係合面８８を備える。インパクタ係合面８８は、この実施形態（および本明細書で述べる他の実施形態）では第１の係合面８８と同義である。
【００４２】
図３を参照すると、例示されるガイド１０４は、一般に、マウント９０および本体９２を備える。マウント９０は、手術ロボット３２に取り付けられ、本体９２に結合するように適合される。チャネル９４は、ガイド軸Ａ２に沿って本体９２を通って延びる（図６参照）。ガイド軸Ａ２は、この実施形態（および本明細書で述べる他の実施形態）では第２の軸線Ａ２と同義である。チャネル９４は開口部９６を画定し、開口部９６は、そこを通してインパクタアセンブリ１０２のシャフト８６の一部を受け入れるように配置される。ガイド１０４はまた、インパクタ係合面８８に当接するように形作られたガイド係合面９８を備える。ガイド係合面９８は、この実施形態（および本明細書で説明される他の実施形態）では第２の係合面９８と同義である。ガイド１０４は、リミッタ１００をさらに備え、リミッタ１００は、インパクタ係合面８８とガイド係合面９８との当接を維持するように構成される。リミッタ１００は、手術部位ＳでのプロテーゼＰの嵌入中に、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔとの軸線Ａ１、Ａ２の同軸位置合わせを容易にするようにさらに構成される。上述したエンドエフェクタ４０およびツール４２の各構成要素を、以下でより詳細に述べる。
【００４３】
図２を参照すると、インパクタアセンブリ１０２は、インターフェース８４に隣接して、インパクタ軸Ａ１に沿ってプロテーゼＰから離間されて示されている。上述したように、インパクタアセンブリ１０２は、概してインパクタ軸Ａ１に沿って延び、インターフェース８４、ヘッド１０６、シャフト８６、およびインパクタ係合面８８を備える。例示実施形態では、インパクタアセンブリ１０２には、概して参照番号１０８で示されるハンドルが設けられ、ハンドル１０８は、フランジ１１２とヘッド１０６との間に延びるグリップ１１０を備える。図５Ａに最も良く示されているように、ハンドル１０８は、一般に、ヘッド１０６、グリップ１１０、およびフランジ１１２を画定する単一の一部片構成要素として形成される。しかし、後の記述から以下で理解されるように、ハンドル１０８は、同時に動くように一体に固定された別個の構成要素として形成されてもよく、あるいは別個の構成要素によって画定されてもよい。非限定的な例として、グリップ１１０は、シャフト８６の一部によって画定することができ、ヘッド１０６および／またはフランジ１１２は、シャフト８６と固着、取付け、固定、または他の方法で一体形成される別個の構成要素として実現することができる。他の構成も企図される。
【００４４】
図５Ａに最も良く示されているように、ハンドル１０８には、シャフト８６の一部を受け入れる止まり穴１１４が設けられている。ここで、ハンドル１０８は、止まり穴１１４とシャフト８６との圧入係合などによって、シャフト８６にしっかりと固定される。しかし、ハンドル１０８およびシャフト８６は、限定はしないが、シャフト８６へのハンドル１０８の（例えば、インパクタ軸Ａ１に対して横方向での）「ピン留め」、ハンドル１０８とシャフト８６との溶接または他の結合、シャフト８６へのハンドル１０８の「焼きばめ」、および／またはキー溝／キー構成もしくはねじ係合など対応する構造的特徴部によるシャフト８６へのハンドル１０８の固定を含む、いくつかの異なる方法で互いに動作可能に取り付けることができることを理解されたい。上述したように、シャフト８６の少なくとも一部をハンドル１０８と一体形成することができることも考えられる。他の構成も企図される。
【００４５】
図５Ａに示される実施形態では、ハンドル１０８のグリップ１１０は、ヘッド１０６とフランジ１１２との間でインパクタ軸Ａ１に沿って延びる略テーパ状の円筒形プロファイルを有し、外科医がインパクタアセンブリ１０２を手動で取り扱って位置決めするのを助けるように形作られている。以下でより詳細に述べるように、インパクタアセンブリ１０２のヘッド１０６は、マレットまたはハンマー（図示せず）などによって加えられる外部嵌込力Ｆを受けて、手術部位ＳでプロテーゼＰを嵌入するように適合される。ヘッド１０６は、グリップ１１０よりも半径方向で大きい略円筒形プロファイルを有する。この構成により、外科医は一方の手でグリップ１１０を安全に把持し、他方の手でマレットまたはハンマーを使ってヘッド１０６を叩くことができることを理解されたい。図５Ａに示されるインパクタアセンブリ１０２はまた、概して参照番号１１６で示されるテーパを備え、テーパ１１６は、フランジ１１２とインターフェース８４との間で軸方向に配置される。テーパ１１６は、フランジ１１２とシャフト８６との間で遷移する略円錐台形プロファイルを有し、テーパ１１６とガイド１０４のチャネル９４の一部分との間で生じる接触に応答して、フランジ１１２をガイド１０４のチャネル９４に向ける助けとなる。図９Ａ〜９Ｉに関連して以下でより詳細に述べるように、ガイド１０４が手術部位Ｓから離れる方向に動かされるとき、上述したタイプの接触が生じる可能性がある。
【００４６】
図５Ａを引き続き参照すると、インパクタアセンブリ１０２のシャフト８６は、上述したようにハンドル１０８とインターフェース８４との間に延び、略円筒形の近位シャフト領域１１８、遠位シャフト領域１２０、およびシャフトグリップ領域１２２を有する。近位シャフト領域１１８は、ハンドル１０８に結合され、フランジ１１２に隣接する止まり穴１１４内に延びる。遠位シャフト領域１２０はインターフェース８４に結合され、インターフェース８４は、上述したように、取り付けられたときにインパクタアセンブリ１０２とプロテーゼＰとが一体に動くようにプロテーゼＰに着脱可能に取り付けられるように構成される。このために、インターフェース８４およびプロテーゼＰはそれぞれ、概して参照番号１２４で示されるそれぞれのねじ係合部（例えば雌ねじおよび雄ねじ）を備え、これにより、プロテーゼＰをインパクタアセンブリ１０２に着脱可能に取り付けることが可能になる。遠位シャフト領域１２０はまた、例示実施形態では、シャフトグリップ領域１２２を画定する。後の記述から以下で理解されるように、シャフトグリップ領域１２２およびハンドル１０８は、インパクタアセンブリ１０２をより容易に手動で取り扱えるようにする助けとなる。
【００４７】
図５Ａに示される実施形態では、インターフェース８４はシャフト８６とは別個に形成され、遠位シャフト領域１２０に動作可能に取り付けられているが、本開示の範囲から逸脱することなく、インターフェース８４および／またはシャフト８６をいくつかの異なる方法で構成することができることを理解されたい。非限定的な例として、本明細書で述べるインターフェース８４は、手術部位ＳでのプロテーゼＰの嵌入を容易にするように構成されるが、いくつかの実施形態では、シャフト８６の一部がインターフェース８４を画定することができることも考えられる。他の構成も企図される。
【００４８】
インパクタアセンブリ１０２のシャフト８６のシャフトグリップ領域１２２は、シャフト８６の近位シャフト領域１１８と遠位シャフト領域１２０との間に配置され、インターフェース８４に取り付けられたプロテーゼＰを手術部位Ｓに接近させるために外科医がインパクタアセンブリ１０２を手動で取り扱って位置決めする助けとなるように形作られたプロファイルを有する。例示実施形態では、近位シャフト領域１１８、遠位シャフト領域１２０、およびシャフトグリップ領域１２２は、それぞれ異なる形状およびサイズを有するが、シャフト８６は、概して一定の半径を有する略円筒形プロファイルを備えることができ、ハンドル１０８とインターフェース８４との間でインパクタ軸Ａ１に沿って延びることも考えられる。したがって、いくつかの実施形態では、シャフト８６は、別個のシャフトグリップ領域１２２なしで構成することもできることを理解されたい。
【００４９】
上述したように、インパクタアセンブリ１０２のインパクタ係合面８８は、ガイド１０４のガイド係合面９８に係合するように形作られて配置される。以下のエンドエフェクタ４０の実施形態の後続の説明から理解されるように、インパクタ係合面８８は、ガイド１０４および／またはガイド係合面９８の異なる実施形態および／または構成に対応するように、インパクタアセンブリ１０２の異なる部分によって画定することができる。具体的には、インパクタ係合面８８は、図３〜９Ｎに示されるガイド１０４の第１の実施形態に関連して使用されるときには、インパクタアセンブリ１０２のフランジ１１２によって画定され、一方、インパクタ係合面８８は、図１０〜１５Ｃに示されるガイドの第２の実施形態に関連して使用されるときには、シャフト８６の近位シャフト領域１１８の一部によって画定される。本明細書に示されるインパクタアセンブリ１０２の実施形態は、一般に、本明細書に示されるガイド１０４の実施形態と交換可能に使用することができるが、特定のインパクタアセンブリ１０２は、いくつかの実施形態では、特定のガイド１０４のみに係合するように構成することができることを理解されたい。他の構成も企図される。
【００５０】
ここで図１〜１５Ｃを参照すると、上述したように、エンドエフェクタ４０のガイド１０４にはマウント９０が設けられており、手術ロボット３２のロボットアーム３６の連結部３８への着脱可能な取付けを容易にし、ロボットアーム３６は、エンドエフェクタ４０、したがってツール４２の位置および／または向きを移動、駆動、維持、および／または他の形で制御することができる。本明細書に示される代表的な実施形態では、図５Ａ、６、および７に最も良く示されているように、マウント９０は、直接または間接的に連結部３８に着脱可能に取り付けられるように適合されたマウントプレート１２６を備える（図１参照。取付けは詳細には図示せず）。マウント９０には、マウントプレート１２６に動作可能に取り付けられるレシーバ１２８も設けられる。レシーバ１２８は、本体９２に形成されたブレース１３０を受け取って固定するように適合される（図６〜７参照）。チャネル９４とブレース１３０とは、ガイド１０４の本体９２の反対側の端部に形成される。いくつかの実施形態では、マウント９０のレシーバ１２８および本体９２のブレース１３０は、ガイド１０４のマウント９０と本体９２とを固定具（図示せず）などによって位置合わせして一体に固定することができるように互いに噛み合う、あるいは互いに位置合わせされるように形作られる。しかし、ガイド１０４は、手術ロボット３２の連結部３８に取り付けるのに十分ないくつかの異なる形態で構成することができることを理解されたい。非限定的な例として、固定具を用いて本体９２のレシーバ１２８をマウント９０のブレース１３０に固定するのではなく、本体９２とマウント９０とを単一の構成要素として形成することができ、または溶接など他の方法で一体に固定することができる。他の構成も企図される。
【００５１】
上述したように、ガイド１０４の特定の実施形態では、チャネル９４は、ガイド１０４の本体９２に形成され、あるいは本体９２によって画定され、ガイド軸Ａ２に沿って延びて開口部９６を画定し、開口部９６は、そこを通してインパクタアセンブリ１０２のシャフト８６の一部を受け入れるように配置される。さらに、図３〜９Ｎに示されるガイド１０４の第１の実施形態に関連して使用されるとき、インパクタ係合面８８は、上述したようにインパクタアセンブリ１０２のフランジ１１２によって画定される。したがって、図３〜９Ｎに示される実施形態では、ガイド１０４のガイド係合面９８は、フランジ１１２に当接するように形作られて配置され、リミッタ１００と協働して、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔに沿ったインパクタ軸Ａ１およびガイド軸Ａ２の位置合わせを維持する。
【００５２】
ここで特に図３〜８Ｃに示される実施形態を参照すると、ガイド１０４の開口部９６は、ガイド１０４がフランジ１１２とインパクタアセンブリ１０２のインターフェース８４との間に配設されるときにインパクタアセンブリ１０２のシャフト８６が通過できるように配置されて（図８Ａ〜８Ｃ参照）、インパクタ軸Ａ１をガイド軸Ａ２と位置合わせするのを容易にする。図２に想像線で示されているように、インパクタアセンブリ１０２のシャフト８６は、第１の外周１３２を有し、インパクタアセンブリ１０２のフランジ１１２は、第１の外周１３２よりも大きい第２の外周１３４を有する。言い換えると、フランジ１１２はシャフト８６よりも大きく、ガイド１０４の開口部９６を通過することができないが、シャフト８６は、図９Ａ〜図９Ｉに関連して以下でより詳細に述べるように、開口部９６を通してシャフト８６を動かすためにインパクタアセンブリ１０２としてのガイド１０４が手術部位Ｓの周りで枢動されるときに開口部９６を通過することができるようにサイズ設定される。
【００５３】
上述したように、ガイド１０４のリミッタ１００は、嵌入中にインパクタ係合面８８とガイド係合面９８との当接を維持するように構成され、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔとの軸線Ａ１、Ａ２の同軸位置合わせの実現を容易にする助けとなる。この目的で、図３〜８Ｃに示される実施形態のリミッタ１００は、チャネル９４に隣接して配設された、概して参照番号１３６で示される１対のフィンガを備える。フィンガ１３６は、ガイド１０４の本体９２から、互いに離間されたそれぞれのフィンガ端部１３８まで延び、フィンガ端部１３８間に開口部９６を画定する（図５Ｂ参照）。フィンガ１３６はそれぞれ、概して参照番号１４０で示されるそれぞれの円弧状表面も画定する。円弧状表面１４０は、ガイド係合面９８がインパクタ係合面８８に当接するとき、インパクタアセンブリ１０２のフランジ１１２に接触するように配置され、これは、インパクタ係合面８８とガイド係合面９８との当接を維持し、後述するようにガイド１０４に対するインパクタアセンブリ１０２の動きを制限する。
【００５４】
リミッタ１００の円弧状表面１４０は、ガイド１０４のガイド係合面９８と実質的に連続しており、本実施形態ではガイド係合面９８と円弧状表面１４０との両方がチャネル９４によって画定される。より具体的には、図５Ａに最も良く示されているように、リミッタ１００の円弧状表面１４０とガイド１０４のガイド係合面９８とは、それぞれ共通の半径１４２でガイド軸Ａ２から離間されており、それにより、チャネル９４は、連続的な略円筒形のＣ字形プロファイルを有し、ガイド係合面９８と円弧状表面１４０との両方を画定する。さらに、ガイド係合面９８を画定するガイド１０４の部分と、リミッタ１００の円弧状表面１４０とが協働して、第１および第２の円弧端部１１４Ａ、１１４Ｂを有する共通の弧１４４を画定する。第１および第２の円弧端部１１４Ａ、１１４Ｂは、１８０度よりも大きい円弧基準角度１４６でガイド軸Ａ２の周りで互いに半径方向で離間される（図５Ｂ参照）。図９Ａ〜９Ｉに関連する後の記述から以下で理解されるように、この構成により、インパクタアセンブリ１０２のフランジ１１２がガイド１０４のチャネル９４に回転可能に係合し、それにより、インパクタアセンブリ１０２を軸線Ａ１、Ａ２の周りで回転させることができ、同時に、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔとの軸線Ａ１、Ａ２の同軸位置合わせの実現を容易にする助けとなる。同様に、この配置により、ガイド１０４が軸線Ａ１、Ａ２の周りでインパクタアセンブリ１０２に対して回転することも可能になる。
【００５５】
上述したように、手術ロボット３２は、エンドエフェクタ４０を手術部位Ｓに対して位置決めし、軌道Ｔを維持するように構成され、軌道Ｔは、例示実施形態では略直線であり、軸線Ａ１、Ａ２と位置合わせされて、それに対応してツール４２（例えばインパクタアセンブリ１０２）が軌道Ｔに沿って位置決めされることを可能にする。ここで、インパクタアセンブリ１０２のヘッド１０６に加えられた外部嵌込力Ｆは、インパクタアセンブリ１０２を介してプロテーゼＰに伝わり、これにより、プロテーゼＰが軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに向かって前進する。プロテーゼＰを嵌入するプロセスを図９Ａ〜９Ｉに関連して以下でより詳細に述べるが、軌道Ｔを維持することは、特定の条件で手術部位Ｓに対するガイド１０４のすべてまたは特定のタイプの動きを手術ロボット３２が制約することを含むことがあり、および／または、いくつかの実施形態では、ガイド１０４の動きを手術部位Ｓに対する軌道Ｔに沿った並進に制限するまたは方向付けることを含むことがあることを理解されたい。手術ロボット３２により、外科医は、軌道Ｔに沿ってガイド１０４を並進させて、とりわけ、上述したように、インパクタアセンブリ１０２のシャフト８６をガイド１０４の開口部９６に通すのを容易にすることが可能になり得る（図８Ａ〜８Ｃ参照）。手術処置の特定のステップは、様々な方法で手術ロボット３２を制御することを含むことができることを理解されたい。
【００５６】
実施される手術処置のタイプおよび手術ロボット３２の特定の構成に応じて、ロボットアーム３６を介したエンドエフェクタ４０の動きは、アドミッタンス制御を介して行うことができ、とりわけ、外科医は、ロボットアーム３６の様々な部分に触れ、または他の形で関与し、特定の動作条件中にそれらの部分を特定の方向に動かす。言い換えると、アドミッタンス制御を利用するとき、手術ロボット３２は、（例えば、力−トルクセンサを介して決定される）外力を、ロボットアーム３６を制御するために使用される入力として解釈するように構成されることがある。したがって、インパクタアセンブリ１０２のヘッド１０６に嵌込力Ｆを適切に加えると、大きな力をガイド１０４に伝えることなく、ガイド１０４に対するインパクタアセンブリ１０２の軸方向運動が生じることを理解されたい。通常であれば、そのような力により、手術ロボット３２は、軌道Ｔから外れるようにガイド１０４を動かす、または係合面９８をインパクタ係合面８８との当接から外すように動かすことがある。
【００５７】
インパクタアセンブリ１０２のヘッド１０６に外部嵌込力Ｆを加えるプロセス中に軌道Ｔに沿ってガイド１０４が意図せず動くのを防ぐために、エンドエフェクタ４０の例示実施形態は、一般に、ガイド１０４に対するインパクタアセンブリ１０２の回転、および／またはその逆の回転を可能にするように構成される。この相対回転は、インパクタ係合面８８とガイド係合面９８との間で生じるベアリングタイプの接触（例えば滑り接触）によって実現される。
【００５８】
図３〜８Ｃに示される第１の実施形態では、フランジ１１２は、インパクタ係合面８８を画定する略球形プロファイルを有し、チャネル９４は、上述したようにガイド係合面９８を画定する略円筒形プロファイルを有する。この配置により、嵌入中にフランジ１１２がチャネル９４内で回転することが可能になり、これは、手術ロボット３２への嵌込力の伝達を防止する助けとなる。また、この配置により、フランジ１１２がチャネル９４に沿って並進することが可能になり、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔに対する軸線Ａ１、Ａ２の同軸位置合わせを損なうことなく、手術部位ＳでのプロテーゼＰの嵌入を容易にする。言い換えると、この構成により、インパクタアセンブリ１０２のヘッド１０６に加えられる嵌込力Ｆは、インパクタアセンブリ１０２の回転を制約することなく（そのような制約は、通常であれば、横方向力を軌道Ｔに沿ったガイド１０４の動きに変換して、ガイド１０４の動きを引き起こすことがある）、チャネル９４に沿ったフランジ１１２の軸方向運動に変換され、それと同時に、インパクタ軸Ａ１と、ガイド軸Ａ２、および手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔとの同軸位置合わせを維持することが可能になる。さらに、以下の図９Ｊ〜９Ｎの後続の説明から理解されるように、この構成は、手術ロボット３２が軸線Ａ１、Ａ２を互いに同軸位置合わせし、かつ嵌入されるプロテーゼＰの所期の位置によって画定される軌道Ｔと同軸位置合わせするときに、フランジ１１２とチャネル９４との間で枢動が生じることも可能にし、これは、通常であれば最初にガイド軸Ａ２を軌道Ｔと同軸に位置合わせすることが実現困難であり得る状況、および／またはロボットアーム３６が嵌入前に特定の方向に関節運動される、もしくはガイド軸Ａ２を動かして軌道Ｔから外す必要がある特定の様式で位置決めされる必要がある状況で有利であり得る。
【００５９】
上述したように、ガイド１０４のガイド係合面９８およびインパクタアセンブリ１０２のインパクタ係合面８８は、インパクタアセンブリ１０２がガイド１０４に対して回転することができるように互いに支承することによってそれらの間の相対回転を可能にするように形作られる。しかし、回転を容易にするためにガイド係合面９８とインパクタ係合面８８とが必ずしも互いに支承する必要なく、上述したインパクタアセンブリ１０２の回転を実現することができることも考えられる。非限定的な例として、いくつかの実施形態では、インパクタ係合面８８とガイド係合面９８との当接は静的なものでよく、回転を防止するスプライン、キー、または他の構成などによって実現され、インパクタアセンブリ１０２は、シャフト８６とインパクタ係合面８８との間に配設されたベアリングまたは球関節（図示せず）を備えて、インパクタ軸Ａ１の周りでのインパクタ係合面８８に対するシャフト８６の回転を容易にすることができると考えられる。他の構成も企図される。
【００６０】
上述したように、インパクタアセンブリ１０２のヘッド１０６に嵌込力Ｆが加えられると、プロテーゼＰおよびインパクタアセンブリ１０２は必然的に軌道Ｔに沿って並進する。したがって、ガイド１０４およびインパクタアセンブリ１０２は、フランジ１１２がチャネル９４内で動くとき（例えば外科医がマレットでヘッド１０６を連続的に叩くとき）に、インパクタ係合面８８とガイド係合面９８との当接が維持されることを保証するように構成されることを理解されたい。この目的で、図３〜８Ｃに示されるガイド１０４の実施形態では、ガイド１０４のチャネル９４は、第１の軸方向チャネル端部９４Ａと第２の軸方向チャネル端部９４Ｂとの間に延び、軸方向チャネル端部９４Ａ、９４Ｂは、ガイド軸Ａ２に沿ってチャネル深さ１４８で互いに離間されている。チャネル深さ１４８は、この実施形態では、テーパ１１６とハンドル１０８のグリップ１１０との間に軸方向で画定されるフランジ１１２のフランジ厚さ１５０よりも大きい（図５Ａ参照）。フランジ１１２は上述したように略球形プロファイルを有するので、ガイド係合面９８がインパクタ係合面８８に当接するとき、インパクタ係合面８８を画定するフランジ１１２の一部のみが円筒形チャネル９４に実際に係合する。したがって、チャネル深さ１４８は、フランジ１１２をチャネル９４内に容易に位置決めすることができ、嵌入中にチャネル９４と当接して保つことができることを保証するのに十分に大きいことが有利であることを理解されたい。しかし、以下でより詳細に述べるように、ガイド係合面９８とインパクタ係合面８８との当接の維持は、嵌入中に手術ロボット３２によって軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに向けてガイド１０４を前進させることなど、他の方法で実現することもできる。他の構成も企図される。
【００６１】
いくつかの実施形態では、エンドエフェクタ４０は、概して参照番号１５２で示されるセンサ（または「センササブアセンブリ」）をさらに備え、センサ１５２は、ガイド１０４に結合され、チャネル９４に対するインパクタアセンブリ１０２の係合を検知するように構成される。ここで、センサ１５２を使用して、第１の軸方向チャネル端部９４Ａと第２の軸方向チャネル端部９４Ｂとの間でのインパクタアセンブリ１０２のフランジ１１２の相対軸方向位置を検知することができ、センサ１５２によって検知されるチャネル９４に沿ったフランジ１１２の軸方向位置の変化に対応することに基づいて、手術部位Ｓでの嵌入中の軌道Ｔに沿ったプロテーゼＰの「追跡」運動を容易にする。
【００６２】
後の記述から以下で理解されるように、センサ１５２は、チャネル９４内部でのインパクタアセンブリ１０２の存在（またはその不在）を検知するために採用することもでき、これは、特定の条件下で手術ロボット３２の制御の仕方を変えるために使用することができる。非限定的な例として、インパクタアセンブリ１０２のどの部分もガイド１０４のチャネル９４内に配設されていないことをセンサ１５２が検知するときには、手術ロボット３２は特定の方法で制御することができるが、シャフト８６が開口部９６を通してチャネル９４内に導かれていることをセンサ１５２が検知するときには異なる様式で制御することができ、とりわけ、軸線Ａ１、Ａ２が互いにおよび軌道Ｔと同軸位置合わせされるときにロボットアーム３６の適切な関節運動を促進するのを助ける。さらに、例えば、軸方向チャネル端部９４Ａ、９４Ｂ間でのフランジ１１２の相対位置を知ることによって、手術ロボット３２は、ガイド１０４の移動中にインパクタ係合面８８とガイド係合面９８との一貫した係合が行われることを保証することができ、これは、手術部位Ｓの周りでインパクタアセンブリ１０２を枢動させ、軸線Ａ１、Ａ２が軌道Ｔに向かうようにおよび／または軌道Ｔから離れるように動かされるときに、軌道Ｔに対するフランジ１１２の横方向の並進をもたらす。さらに、図１６Ａ〜２８Ｂに示される実施形態に関連して以下でより詳細に述べるように、センサ１５２を利用して、（例えばヘッド１０６への嵌込力Ｆの印加後のフランジ１１２の動きを感知することによって）嵌入中の軌道Ｔに沿ったガイド１０４の前進を容易にすることもできる。他の構成も企図される。
【００６３】
図７に示される実施形態では、センサ１５２は、トリガ１５４と通信して配設され、トリガ１５４は、チャネル９４に隣接するガイド１０４の本体９２に結合されたピン１５６によって回転可能に支持される。より具体的には、トリガ１５４は、チャネル９４に隣接して配置されたトリガアパーチャ１５８内に配設され、トリガ１５４は、フランジ１１２と当接するように形作られた先細りのプロファイルを有する。トリガ１５４は、ばねまたは他の付勢要素（ここでは図示せず）によって少なくとも部分的にチャネル９４内に付勢されることがあり、以下でより詳細に述べるように、インパクタアセンブリ１０２の異なる部分に接触して、インパクタアセンブリ１０２の相対運動および／または位置決めを検知することができる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、図８Ａ〜８Ｂに示されるようにシャフト８６がガイド１０４の開口部９６を通過するとき、トリガ１５４がシャフト８６に接触することができ、センサ１５２は、シャフト８６がチャネル９４内に位置決めされていることを示す「スイッチ」のように作用する。次いで、チャネル９４内のシャフト８６の存在の検知を使用して、特定の方法または特定のモードでの手術ロボット３２の制御を容易にすることができ、外科医がその後、軌道Ｔに沿ってガイド１０４を動かしてフランジ１１２をチャネル９４内に前進させることができるようにする。追加または代替として、センサ１５２は、ガイド１０４の本体９２に対するトリガ１５４の相対位置を検知するように構成されることがあり、トリガ１５４は、フランジ１１２が第１および第２の軸方向チャネル端部９４Ａ、９４Ｂ間で動くときに、インパクタアセンブリ１０２のフランジ１１２との接触に応答して動く。言い換えると、トリガ１５４および／またはセンサ１５２は、特定の実施形態では、「接触スイッチ」および／または「変位センサ」として作用するように構成することができる。
【００６５】
したがって、センサ１５２および／またはトリガ１５４は、本開示の範囲から逸脱することなく、いくつかの異なる構成、タイプ、配置などでよいことを理解されたい。非限定的な例として、図５Ａに概略的に示されるように、センサ１５２は、同時移動のためにトリガ１５４に結合されたエミッタ１６０と、ガイド１０４の本体９２に結合され、エミッタ１６０の位置の変化に応答するように構成された検出器１６２とを備えることができる。代替として、センサ１５２は、トリガ１５４とピン１５６（図示せず）との間に挿間された回転式電位差計を備えることができる。さらに、インパクタアセンブリ１０２との物理的接触に応答したトリガ１５４の動きに依拠するのではなく、センサ１５２は、代わりに、ホール効果センサ、近接センサ、光学センサなどとして構成することができ、物理的接触を必要とせずに、ガイド１０４に対するインパクタアセンブリ１０２の任意の適切な部分の近接および／または相対位置を感知する。他の構成も考えられ、追加のセンサ配置は、図１６Ａ〜２８Ｂに関連して以下でより詳細に述べる。
【００６６】
ここで図９Ａ〜９Ｉを参照すると、図示されたエンドエフェクタ４０を利用してプロテーゼＰを手術部位Ｓに嵌入するための特定のステップが順次に示されている。図９Ａでは、エンドエフェクタ４０のマウント９０およびガイド１０４は、ガイド軸Ａ２が軌道Ｔに位置合わせされた状態で、手術部位Ｓに隣接して位置決めされている。例示実施形態では、軌道Ｔは、上述したように、寛骨臼に嵌め込まれた後のプロテーゼＰの所期の位置（図９Ａに想像線で示される所期の位置）に基づいて、手術部位Ｓによって画定される。さらに、軌道ＴとプロテーゼＰの所期の位置との両方が、トラッカ、センサ、カメラなどの様々な組合せなどを用いて表面ロボット３２によって監視される、知られる、あるいは決定される。わかりやすくするために、図９Ａではガイド１０４が最初に位置決めされており、ガイド軸Ａ２が軌道Ｔと同軸に位置合わせされ、軌道ＴはプロテーゼＰの所期の位置によって画定される。しかし、前述のシナリオは例示的なものであり、軌道Ｔは、いくつかの異なる方法で画定、決定、あるいは設定することができることを理解されたい。具体的には、以下の図９Ｊ〜９Ｎの後続の説明から理解されるように、ガイド１０４は、最初は、ガイド軸Ａ２が軌道Ｔと必ずしも同軸ではないように位置決めすることができる。
【００６７】
概して図９Ａ〜９Ｎに示されているように、筋肉、軟骨、骨盤骨の一部分など、手術部位Ｓに隣接する患者の身体Ｂの部分は、外科医が、嵌入前に手術部位ＳにプロテーゼＰを位置決めするために軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに直に接近するのを制限することがある。ここで、本開示の手術システム３０およびエンドエフェクタ４０は、手術部位Ｓへの接近を容易にするために通常であれば必要とされ得る手術部位Ｓでの大きな切開または過剰な骨／組織除去を必要とせずに、外科医がプロテーゼＰを手術部位Ｓに接近させて最初に位置決めすることができるようにする。さらに、本開示の手術システム３０およびエンドエフェクタ４０はまた、外科医が軌道Ｔを設定し、プロテーゼＰを手術部位Ｓに接近させることを可能にし、ガイド１０４および／またはロボットアーム３６を軌道Ｔから外すその後の操作を必ずしも必要としない。また、これにより、外科医は、患者の身体Ｂの操作を最小限に抑えて、手術部位ＳへのプロテーゼＰの接近を容易にすることが可能になる。さらに、後の記述から以下で理解されるように、手術システム３０およびエンドエフェクタ４０は、インパクタアセンブリ１０２を使用して、ガイド１０４への結合なしで手動でプロテーゼＰを位置決めして手術部位Ｓに接近することができる特定のシナリオにおいて、プロテーゼＰの位置決めおよび手術部位Ｓへの接近に関して大きな利点を提供する。プロテーゼＰが最初に手術部位Ｓに位置決めされた後、シャフト８６をガイド１０４の開口部９６内に動かすために、インパクタアセンブリ１０２を手術部位Ｓの周りで枢動させる、あるいは手術部位Ｓに対して向きを定めることができる。これにより、インパクタアセンブリ１０２および／またはガイド１０４の一部を分解し、次いで嵌入前に組み立て直す必要なく、軌道Ｔに対する軸線Ａ１、Ａ２の位置合わせを迅速に効率的に実現することが可能になる。
【００６８】
図９Ａを引き続き参照すると、上述したように、この例示的な例では、エンドエフェクタ４０のガイド１０４は最初に軌道Ｔに沿って位置決めされ、ガイド軸Ａ２が、寛骨臼のリーミングなどによって決定される、嵌入されるプロテーゼＰの所期の位置によって画定された軌道Ｔと同軸になる。ここで、インパクタアセンブリ１０２およびプロテーゼＰは、手術部位Ｓに隣接して位置決めされているが、まだ手術部位Ｓには位置決めされていない。軌道Ｔは既知であるので、いくつかの実施形態では、手術ロボット３２は、外科医がインパクタアセンブリ１０２に取り付けられたプロテーゼＰを手術部位に手動で接近させるときに、手術部位Ｓに対する軌道Ｔに沿ったガイド１０４の位置および向きを維持することができる（図９Ｂ参照。図９Ａと比較）。
【００６９】
図９Ｃに示されるように、プロテーゼＰおよびインパクタアセンブリ１０２は、軌道Ｔから外れるガイド１０４の動きを必要とせずに、手動で手術部位Ｓに導くことができる（図９Ｃを図９Ｂと比較）。しかし、上述したように、かつ図９Ｊ〜９Ｎに関連して以下でより詳細に述べるように、手術ロボット３２は、手術処置の特定のステップ中に軌道Ｔから外れるガイド１０４の動きを可能にするように構成されることがある。同様に、いくつかの実施形態では、手術ロボット３２は、軌道Ｔの周りでのガイド１０４の「回転」運動をもたらす（例えば「零空間」内での）ロボットアーム３６の特定の関節運動を可能にするように構成されることがある（例えば図２５Ａ〜２５Ｄ参照）。図９Ｃに示されるように、外科医がプロテーゼＰを手術部位Ｓに手動で接近させた後、インパクタアセンブリ１０２を手術部位Ｓの周りで「枢動」させて、インパクタアセンブリ１０２のシャフト８６をガイド１０４の開口部９６に通すことができる（図９Ｄ参照。図９Ｃと比較。図８Ａ〜８Ｂも参照）。
【００７０】
外科医が、ガイド１０４の開口部９６を通してインパクタアセンブリ１０２のシャフト８６を動かし、シャフト８６がチャネル９４内に概して配設されると（図９Ｅ参照）、外科医は、ガイド１０４を、手術部位Ｓから離れて、インパクタアセンブリ１０２のフランジ１１２に向かうように動かすことができる。上述したように、手術ロボット３２は、いくつかの条件で力制御を容易にするために、外科医が触れたこと、あるいは方向性のある力を加えたことに応答して、ガイド１０４の制限された動きを可能にするように構成することができる。図９Ｅに示されるように、外科医は、ガイド１０４の本体９２を把持して、あるいは本体９２を押して、軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに対して（例えば手術部位Ｓから離れるように）ガイド１０４を動かすことができる。ここで、手術ロボット３２の構成、実施される手術処置、および／または外科医の嗜好に応じて、手術ロボット３２は、特定の条件が満たされるまで、例えば、インパクタアセンブリ１０２のシャフト８６が開口部９６を通過したことおよび／またはチャネル９４内に適切に配設されたことをセンサ１５２が検知するまで、ガイド１０４が軌道Ｔに沿って並進することを許可しないことがある。センサ１５２は、上述したように、かつ以下でより詳細に述べるように、いくつかの異なる方法でこの検知を行うことができるが、図９Ｅに示される実施形態では、インパクタアセンブリ１０２のシャフト８６は、トリガ１５４に物理的に接触して示されており、シャフト８６がチャネル９４内で動かされたという検知を、センサ１５２を介して表す。
【００７１】
手術ロボット３２は、図９Ａ〜９Ｄに示されてそれらの図に関連して述べた位置で、手術部位Ｓに対するガイド１０４のすべてまたは特定のタイプの動きを防止するように構成することができ、さらに、インパクタアセンブリ１０２のシャフト８６がガイド１０４の開口部９６を通過したことをセンサ１５２が検知したときに、手術部位Ｓから離れる（または、いくつかの実施形態では、手術部位Ｓから離れるおよび／または手術部位Ｓに向かう）軌道Ｔに沿ったガイド１０４の並進を後で可能にするようにさらに構成することができることも考えられる。しかし、図９Ａ〜９Ｄに示され、それらの図に関連して述べた各位置において、手術ロボット３２が手術部位Ｓに対して一方向または両方向に軌道Ｔに沿って並進することを許すこともできることを理解されたい。これは、例えば、センサ１５２がチャネル９４に沿ったフランジ１１２の位置を追跡するために採用され、シャフト８６の存在および／または近接を検知するためには必ずしも使用されない場合である。それにもかかわらず、チャネル９４に対するシャフト８６の存在および／または近接を検知するためにセンサ１５２が使用される場合、手術ロボット３２は、いくつかの異なる方法でガイド１０４の動きを許可および／または制約するように構成することができる。例えば、シャフト８６が開口部９６を通過してチャネル９４内に入ったことをセンサ１５２が検知した場合、手術ロボット３２は、その後、軌道Ｔに沿った方向以外の方向、例えば手術部位Ｓから離れる動きを容易にする他の方向へのガイド１０４の動きを可能にすることができる。他の構成も企図される。
【００７２】
上述したように、図９Ｅは、外科医がガイド１０４の本体９２を把持し、あるいは本体９２に力を加えて、軌道Ｔに沿って手術部位Ｓから離れるようにガイド１０４を動かすことを示す。図９Ｆでは、ガイド１０４は、軌道Ｔに沿って手術部位Ｓから離れるように動かされており、ガイド１０４のチャネル９４の第１の軸方向チャネル端部９４Ａをインパクタアセンブリ１０２のテーパ１１６と接触させるように示されている。上述したように、テーパ１１６は、シャフト８６とフランジ１１２との間でインパクタ軸Ａ１に沿って延びる略円錐台形プロファイルを有し、この形状および配置は、テーパ１１６とチャネル９４の第１の軸方向チャネル端部９４Ａとの間で生じる接触に応答して、フランジ１１２をチャネル９４に向ける助けとなる。したがって、ガイド軸Ａ２は、図９Ａ〜９Ｉに示される例示的なシナリオでは軌道Ｔと同軸に位置合わせされるので、外科医がガイド１０４をテーパ１１６に向けるとき、テーパ１１６とチャネル９４との間で生じる接触も、インパクタ軸Ａ１をガイド軸Ａ２および軌道Ｔと同軸位置合わせする助けとなる。
【００７３】
外科医は、特定の条件で手術部位Ｓから離れる軌道Ｔに沿ったガイド１０４の動きを制御することができるので、効率的に制御下でインパクタ軸Ａ１をガイド軸Ａ２と同軸位置合わせさせることができ、インパクタ係合面８８をガイド係合面９８およびまた円弧状表面１４０と当接させて、軸線Ａ１、Ａ２の同軸位置合わせを維持する。軸線Ａ１、Ａ２の位置合わせが実現された後、外科医は、軌道Ｔに沿ってガイド１０４を手術部位Ｓからさらに離れるように動かして、図９Ｇに示されるように、インパクタアセンブリ１０２のフランジ１１２をトリガ１５４と接触させることができる。ここで、エンドエフェクタ４０、手術ロボット３２、実施される手術処置、および／または外科医の嗜好の特定の構成に応じて、フランジ１１２とトリガ１５４との間で生じる特定量の接触をセンサ１５２によって解釈することができ、それを使用して、軌道Ｔに沿ったガイド１０４の後の動きを減速、制限、あるいは制約して、フランジ１１２が嵌入前にチャネル９４に沿って軸方向に適切に位置決めされることを保証する。
【００７４】
図９Ｈにおいて、フランジ１１２は、トリガ１５４をチャネル９４からトリガアパーチャ１５８へと完全に偏位させるようにトリガ１５４に接触するように示されている。この位置では、センサ１５２を使用して、例えば、軌道Ｔに沿ったガイド１０４の後の動きを制限することができ；チャネル９４に沿ったフランジ１１２の深さの追跡を開始するためおよび／または追跡する感度を高めるためにアドミッタンス制御で加えられた力に異なる応答をすることによって手術ロボット３２の動作を変更することができ；フランジ１１２の位置に関して、嵌入を安全に行うことができることを示すフィードバックを外科医に提供することができる。次に、図９Ｉに概略的に示されているように、外部嵌込力Ｆをインパクタアセンブリ１０２のヘッド１０６に加えて、プロテーゼＰをインパクタ軸Ａ１に沿って手術部位Ｓに前進させることができる。図２２Ａ〜２４Ｄに示される実施形態の後続の説明から理解されるように、第１および第２の軸方向チャネル端部９４Ａ、９４Ｂ間のフランジ１１２の相対位置は、図９Ｈ〜９Ｉに示されるものとは異なる形で配置されることがあり、チャネル９４内でフランジ１１２を「中心合わせ」して、プロテーゼＰが軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに向けて前進されるときにインパクタ係合面８８とガイド係合面９８との係合が確実に維持されるようにする。言い換えると、図９Ｈ〜９Ｉ（およびまた図９Ｎ）に示されるチャネル９４に沿ったフランジ１１２の位置は例示であり、嵌込力Ｆの印加直前の第１および第２の軸方向チャネル９４Ａ、９４Ｂ間のフランジ１１２の理想的な相対位置に必ずしも対応しない。
【００７５】
図９Ａ〜９Ｉに示される例示的な例は、ガイド軸Ａ２が最初に軌道Ｔと同軸に位置合わせされる場合の軌道Ｔに沿ったガイド１０４の制約された動きを表すが、手術ロボット３２は、ガイド軸Ａ２が最初に軌道Ｔと同軸に位置合わせされる場合とは異なる向きおよび方向を含む、他の形でのガイド１０４の位置決めおよび移動に対処するように構成することもできることを理解されたい。以下の図９Ｊ〜９Ｎの後続の説明から理解されるように、これは、特定の状況において、開口部９６を通したインパクタアセンブリ１０２のシャフト８６の位置決めおよび移動を容易にする助けとなり得る。
【００７６】
図９Ｊでは、プロテーゼＰは、インパクタアセンブリ１０２に取り付けられており、手術部位Ｓに手動で位置決めされている。ここでも、手術部位Ｓは、嵌入のための軌道Ｔを画定し、軌道Ｔは、上述したように手術ロボット３２によって知られている。この例示的な実施形態では、ロボットアーム３６は、ガイド１０４をインパクタアセンブリ１０２のシャフト８６に向けて動かしているが、ガイド軸Ａ２は、軌道Ｔと同軸に位置合わせされていない（図９Ｊと図９Ｃでのガイド１０４の相対位置を比較）。
【００７７】
図９Ｋでは、インパクタアセンブリ１０２は、手術部位Ｓの周りで「枢動」されており、開口部９６を通してチャネル９４にシャフト８６を動かす（図９Ｋを図９Ｊと比較）。ここで、インパクタ軸Ａ１は、チャネル９４を通過するものとして示されており、インパクタ軸Ａ１とガイド軸Ａ２との両方が、軌道Ｔとの同軸位置合わせから外れたままである。
【００７８】
上述したように、手術ロボット３２は、ガイド１０４に対するインパクタアセンブリ１０２の位置に関するセンサ１５２からの情報を使用して、シャフト８６が開口部９６を通過してチャネル９４内に配設された後に、ガイド１０４を手術部位Ｓから離れるように動かすことができる。図９Ｌでは、ガイド１０４は、手術部位Ｓから離れるように動かされ、インパクタアセンブリ１０２のフランジ１１２は、インパクタ係合面８８がガイド係合面９８に当接して配設されるように、ガイド１０４のチャネル９４内に配設される。ここで、上述したように、フランジ１１２の球形プロファイルおよびチャネル９４の円筒形プロファイルにより、フランジ１１２がチャネル９４に沿って並進するか、あるいはチャネル９４に対して回転するときに、インパクタアセンブリ１０２とガイド１０４との間で枢動を行うことができる。
【００７９】
手術ロボット３２は、ガイド軸Ａ２および軌道Ｔの向き、ならびにインパクタアセンブリ１０２およびプロテーゼＰの構造的構成を知っているので、また、手術ロボット３２は、センサ１５２を使用して、チャネル９４内のフランジ１１２の存在および／または位置を検知することができるので、したがって、手術ロボット３２は、手術部位Ｓおよびガイド１０４の相対位置および向き、ならびにチャネル９４に沿ったフランジ１１２の相対位置に基づいて、軌道Ｔおよび／またはガイド軸Ａ２に対するインパクタ軸Ａ１の向きを導出するように構成することができる。代替としてまたは追加として、インパクタアセンブリ１０２および／またはガイド１０４は、インパクタ軸Ａ１の向きの検知を容易にする助けとなるように、１つまたは複数のセンサ、ならびにガイドトラッカ６０Ｇおよび／またはインパクタトラッカ６０Ｉ（図１に概略的に示される）を備えることができることが考えられる。ここで、手術ロボット３２は、インパクタ軸Ａ１、ガイド軸Ａ２、および軌道Ｔの相対的な向きを認識しているか、または検知することができるので、手術ロボット３２は、ロボットアーム３６を駆動する、または外科医がロボットアーム３６を関節運動できるように構成することができ、インパクタ軸Ａ１およびガイド軸Ａ２を、嵌入の前に軌道Ｔと同軸位置合わせするようにガイドする。このタイプの関節運動は、図９Ｌ〜９Ｎに順次に示されている。
【００８０】
エンドエフェクタの第２の実施形態が、図１０〜１５Ｃに示されている。後の記述から以下で理解されるように、この実施形態は、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態と同様の構造および構成要素、ならびに同様の特徴、利点、および機能用途を共有する。したがって、第１の実施形態の構造および構成要素と同じまたはそれらに対応する第２の実施形態の構造および構成要素には、図面および以下の説明において、２００だけ増加した同じ参照番号が与えられる。
【００８１】
エンドエフェクタ２４０の第２の実施形態は、図１０〜１５Ｃに示され、上述したように図３〜８Ｃに示されるエンドエフェクタ４０の第１の実施形態と同様である。エンドエフェクタ２４０の第２の実施形態とエンドエフェクタ４０の第１の実施形態との具体的な相違を以下で詳細に述べるが、明瞭性、一貫性、および簡潔性のために、実施形態間で共通の構造および構成要素の大部分は以下で再び導入または再び説明しない。
【００８２】
したがって、以下に特に示さない限り、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態の説明は、制限なく、エンドエフェクタ２４０の第２の実施形態に関して参照により組み込むことができることが理解されよう。さらに、図１０〜１５Ｃに示されるエンドエフェクタ２４０の第２の実施形態の図は、図３〜８Ｃに示されるエンドエフェクタ４０の第１の実施形態の図に概して対応するので、図１０〜１５Ｃでは、エンドエフェクタ２４０の第２の実施形態に関して本明細書で論じる構造および構成要素のみが参照番号で識別されている。それにもかかわらず、エンドエフェクタ４０の第１の実施形態の説明に対応する図３〜８Ｃに現れる参照番号を使用して、エンドエフェクタ２４０の第２の実施形態に関して図１０〜１５Ｃに示される（しかし必ずしも参照番号で識別されているわけではない）対応するあるいは他の共通の構造および構成要素を容易に識別および理解することができる。
【００８３】
ここで図１０〜１５Ｃを参照すると、エンドエフェクタ２４０の第２の実施形態が様々な図で示されている。上述したように、この第２の実施形態では、インパクタアセンブリ３０２は、上述したインパクタアセンブリ１０２の第１の実施形態と構造的に等価である。しかし、この第２の実施形態では、インパクタ係合面２８８は、第１の実施形態に関連して上述したようにフランジ３１２の一部ではなく、シャフト２８６の一部によって画定される。ここでもまた、シャフト２８６は、インパクタ軸Ａ１の周りに位置合わせされた略円筒形プロファイルを有する。したがって、この実施形態では、インパクタ係合面２８８は、シャフト２８６の略円筒形の表面の一部として対応して実現される。
【００８４】
エンドエフェクタ２４０の第２の実施形態では、ガイド３０４のリミッタ３００が同様に採用されて、ガイド係合面２９８とインパクタ係合面２８８との当接を維持し、軸線Ａ１、Ａ２の互いの、および手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔとの同軸位置合わせを促進する助けとなる（例えば、図１２Ｂ参照）。しかし、この実施形態では、インパクタ係合面２８８がシャフト２８６の一部として画定されているので、リミッタ３００は、ここでは、ガイド３０４の本体２９２とは別に形成された別個の構成要素として実現される。具体的には、この実施形態では、リミッタ３００は、概して参照番号３６４で示されるラッチを備え、ラッチ３６４は、第１のラッチ位置３６４Ａと第２のラッチ位置３６４Ｂとの間でガイド３０４の本体２９２に対して移動可能である。第１のラッチ位置３６４Ａでは、リミッタ３００は、本体２９２の開口部２９６から出るインパクタアセンブリ３０２の動きを阻止して、インパクタ係合面２８８に当接するガイド係合面２９８との軸線Ａ１、Ａ２の同軸位置合わせを維持する（図１５Ｃ参照）。第２のラッチ位置３６４Ｂでは、リミッタ３００は、開口部２９６を横切るインパクタアセンブリ３０２の動きを可能にする（図１５Ｂ参照）。
【００８５】
順に見たとき、図１５Ａ〜１５Ｃは、インパクタアセンブリ３０２がどのようにして手術部位Ｓの周りで枢動して、シャフト２８６を開口部２９６に向けて開口部２９６に通し、本体２９２のガイド係合面２９８に接近して接触することができるかを示す。ここで、第１および第２のラッチ位置３６４Ａ、３６４Ｂ間のラッチ３６４の動きは、以下でより詳細に述べるように、ラッチ３６４に対するシャフト２８６の接触により生じる。しかし、第１のラッチ位置３６４Ａは、開口部２９６から出るインパクタアセンブリ３０２の動きをリミッタ３００が阻止するのに十分な任意の適切な方法で画定することができ、軸線Ａ１、Ａ２と、インパクタ係合面２８８に当接するガイド係合面２９８との同軸位置合わせを維持することを理解されたい。同様に、第２のラッチ位置３６４Ｂは、ガイド係合面２９８との当接に向かって動くためのチャネル２９４内への動き、およびガイド係合面２９８との当接から外れるように動くためのチャネル２９４から出る動きを含め、開口部２９６を横切るインパクタアセンブリ３０２の動きをリミッタ３００が可能にするのに十分な任意の適切な方法で画定することができる。
【００８６】
図１２Ａ〜１４に最も良く示されているように、例示実施形態では、ガイド３０４の本体２９２は、同様に、マウント２９０への取付けに適合され、開口部２９６およびガイド係合面２９８を画定する。しかし、この実施形態では、ガイド係合面２９８は、略Ｕ字形プロファイルを有し（図１２Ｂ参照）、本体２９２は、ガイド係合面２９８からそれぞれのアーム端部３６８まで延びる１対のアーム３６６を備える。アーム端部３６８は、それらの間に開口部２９６を画定するように互いに離間されている。アーム３６６はそれぞれ、それぞれのアーム端部３６８とガイド係合面２９８との間に延びるアーム面３７０を画定する。ここで、アーム面３７０は、略Ｖ字形の構成で配置され、開口部２９６とガイド係合面２９８との間で先細りして、軸線Ａ１、Ａ２を同軸位置合わせする助けとなる。この構成はまた、ガイド軸Ａ２が最初は手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔと同軸位置合わせされないシナリオにおいて、シャフト２８６のインパクタ係合面２８８をガイド係合面２９８と当接するように案内することを促進する助けとなる。したがって、ここで、エンドエフェクタ２４０のこの第２の実施形態でも、外科医はシャフト２８６および／またはガイド３０４を関節運動させて、インパクタ係合面２８８をガイド係合面２９８に当接させることができ、当接は、リミッタ３００によって維持され、手術ロボット３２は、その後、ガイド３０４を関節運動させて、軸線Ａ１、Ａ２を軌道Ｔと同軸位置合わせすることができる。
【００８７】
図１３に最も良く示されているように、エンドエフェクタ２４０の第２の実施形態のチャネル２９４は、同様に、第１および第２の軸方向チャネル端部２９４Ａ、２９４Ｂ間に延びる。しかし、この実施形態では、チャネル２９４はまた、第２の軸方向チャネル端部２９４と本体２９２の隣接部分との間でガイド軸Ａ２から離れるように先細りしている（図１４も参照）。この配置はまた、軸線Ａ１、Ａ２を同軸位置合わせする助けとなり、シャフト２８６および／またはガイド３０４を動かすときに広範囲の動きおよび向きを利用して、インパクタ係合面２８８とガイド係合２９８との当接を容易にすることができる。しかし、他の構成も企図されることを理解されたい。
【００８８】
図１３を引き続き参照すると、第１および第２のラッチ位置３６４Ａ、３６４Ｂの間でのラッチ３６４の移動を容易にするために、例示実施形態では、アパーチャ３７２が形成され、ラッチ３６４を通って延びて、固定具３７４によって本体２９２に対する動きに関してラッチ３６４を回転可能に支持する。固定具３７４は、本体２９２に形成されたボス３７６に固定される。したがって、ラッチ３６４は、第１および第２のラッチ位置３６４Ａ、３６４Ｂの間で固定具３７４の周りで枢動することができる。例示実施形態では、ボス３７６は、本体２９２に形成されたポケット３７８内に配設される。ポケット３７８はまた、本明細書ではねじりばねとして実現される付勢要素３８０を収容し、付勢要素３８０は、ボス３７６の周りに支持され、ラッチ３６４とガイド３０４の本体２９２との間に挿間されて、ラッチ３６４を第１のラッチ位置３６４Ａに向けて付勢する。しかし、ラッチ３６４は、本開示の範囲から逸脱することなく、いくつかの異なる方法で、第１および第２のラッチ位置３６４Ａ、３６４Ｂの間で本体２９２に対して動くように配置することができることを理解されたい。
【００８９】
ここで図１２Ａ〜１５Ｃを参照すると、ラッチ３６４は、第１のラッチ位置３６４Ａにあるときにガイド３０４の本体２９２のチャネル２９４を少なくとも一部横切るように形作られて配置されて、開口部２９６から出るインパクタアセンブリ３０２の動きを阻止する（例えば図１２Ｂ参照）。この構成は、インパクタ係合面２８８がガイド係合面２９８に当接した状態でリミッタ３００によって軸線Ａ１、Ａ２の同軸位置合わせが維持されるのを保証する助けとなることを理解されたい。
【００９０】
例示実施形態では、図１２Ｂに最も良く示されているように、ラッチ３６４は、概して参照番号３８２で示される保持面を備え、保持面は、第１のラッチ位置３６４Ａにあるときにインパクタアセンブリ３０２のシャフト２８６に係合するように形成されて配置される。したがって、ラッチ３６４の保持面３８２は、シャフト２８６に当接してリミッタ３００の一部を形成し、インパクタ係合面２８８がガイド係合面２９８に当接した状態で軸線Ａ１、Ａ２の同軸位置合わせを維持する。ここで、付勢要素３８０は、有利には、ガイド係合面２９８に対するインパクタ係合面２８８の当接も維持するのに十分な力で保持面３８２とシャフト２８６との当接を維持するように構成されることを理解されたい。いくつかの実施形態では、第１のラッチ位置３６４Ａから出るラッチ３６４の動きを制約するためにロック機構（図示せず）を提供することができることも考えられる。他の構成も企図される。
【００９１】
ラッチ３６４にはまた、概して参照番号３８４で示されるカム部分が設けられ、カム部分３８４は、ガイド係合面２９８とは逆を向いている。カム部分３８４は、第１のラッチ位置３６４Ａから第２のラッチ位置３６４Ｂに向かうラッチ３６４の動きを容易にするように、インパクタアセンブリ３０２の一部に当接するように配置される（図１５Ｂ参照）。これにより、インパクタアセンブリ３０２のシャフト２８６がガイド３０４の開口部２９６を通過してガイド係合面２９８に向かい、インパクタ係合面２８８をガイド係合面２９８に当接させることが可能である。さらに、ラッチ３６４は、概して参照番号３８６で示される解放部をさらに備え、解放部３８６は、インパクタアセンブリがガイド３０４の本体２９２の開口部２９６から出ることを可能にするために、ラッチ３６４を第１のラッチ位置３６４Ａから第２のラッチ位置３６４Ｂに動かすために外科医またはユーザが作動できるように構成される。しかし、当業者は、ラッチ３６４をいくつかの異なる形態で形成することができ、したがって、第１および第２のラッチ位置３６４Ａ、３６４Ｂの間で動かすのに十分ないくつかの異なる形状、プロファイル、および／または構成を有することができることを理解されよう。
【００９２】
エンドエフェクタの第３の実施形態が、概して図１６Ａ〜２４Ｄに示されている。後の記述から以下で理解されるように、この実施形態は、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態と同様の構造および構成要素、ならびに同様の特徴、利点、および機能用途を共有する。したがって、第１の実施形態の構造および構成要素と同じまたはそれらに対応する第３の実施形態の構造および構成要素には、図面および以下の説明において、４００だけ増加した同じ参照番号が与えられる。さらに、第３の実施形態はまた、上述したエンドエフェクタ２４０の第２の実施形態と同様の構造および構成要素、ならびに同様の特徴、利点、および動作上の使用をいくつか共有する。したがって、第２の実施形態の構造および構成要素と同じまたはそれらに対応する第３の実施形態の構造および構成要素には、図面および以下の説明において、２００だけ増加した同じ参照番号が与えられている。
【００９３】
エンドエフェクタ４４０の第３の実施形態は、図１６Ａ〜２４Ｄに示され、本明細書で述べて図示する他の実施形態と同様である。エンドエフェクタ４４０の第３の実施形態と他の実施形態との具体的な相違を以下で詳細に述べるが、明瞭性、一貫性、および簡潔性のために、実施形態間で共通の構造および構成要素の大部分は以下で再び導入または再び説明しない。したがって、以下に特に示さない限り、上述した他の実施形態の説明は、制限なく、エンドエフェクタ４４０の第３の実施形態に関して参照により組み込む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４４０の第３の実施形態の様々な態様を、本開示の他の実施形態にも適用することができることを理解されたい。
【００９４】
ここで図１６Ａ〜１６Ｂを参照すると、エンドエフェクタ４４０の第３の実施形態のインパクタアセンブリ５０２が示されている。ここでも、インパクタアセンブリ５０２は、インパクタ軸Ａ１に沿った嵌込力Ｆを受けるようにハンドル５０８の近位端４８０にヘッド５０６を採用し、フランジ５１２を備え、フランジ５１２は、シャフト４８６とハンドル５０８のグリップ５１０との間に配置され、インパクタ係合面４８８を画定する略球形の構成を備える。しかし、この第３の実施形態では、シャフト４８６の遠位端４８２に隣接するプロテーゼＰに着脱可能に取り付けられるインターフェース４８４は、概して参照番号５８８で示されるキャリアシャフトによって画定される（図１６Ｂ参照）。キャリアシャフト５８８は、シャフト４８６およびハンドル５０８に対してインパクタ軸Ａ１の周りを回転するように支持され、また、以下により詳細に述べるように、インパクタ軸Ａ１に沿った限られた量の並進のために支持される。この目的で、シャフト４８６およびハンドル５０８の第３の実施形態は、概して中空であり、１つまたは複数の円筒領域（詳細には図示せず）を備えることがあり、例えば、キャリアシャフト５８８をその中に収容し、回転および／または並進を容易にする。キャリアシャフト５８８は、概して、近位シャフト端部５９０と遠位シャフト端部５９２との間でインパクタ軸Ａ１に沿って延び、回転および力の分配を容易にするためにそれらの間に１つまたは複数のベアリング領域５９４が設けられる。
【００９５】
この第３の実施形態でのインターフェース４８４は、シャフト４８６自体の遠位端４８２とは対照的に、キャリアシャフト５８８の遠位シャフト端部５９２に配置されたねじ係合部５２４によって実現される。この実施形態では、シャフト４８６の遠位端４８２には、プロテーゼＰに形成された対応する形状の切欠き部分５９８と係合するように形作られた略長方形プロファイルを有するキー部分５９６が設けられる（図１６Ａ参照。想像線で示される）。この構成は、シャフト４８６（したがってハンドル５０８）に対するプロテーゼＰの割り出しを可能にし、これは、プロテーゼＰが、手術部位Ｓに対して位置合わせされる必要がある特定の特徴部を有する用途に有利であり得る。さらに、この構成はまた、シャフト４８６に対するキャリアシャフト５８８の回転および並進を使用して、シャフト４８６をインパクタ軸Ａ１の周りで回転させることもなく、ねじ係合５２４を係合解除することができるという点で、プロテーゼＰとインパクタアセンブリ５０２との着脱可能な取付けを容易にする助けとなる。この目的で、ハンドル５０８には、ノブ６０２を収容してノブ６０２へのアクセスを容易にするように形作られた、ヘッド５０６とグリップ５１０との間に配設されたケージ６００も設けられ、ノブ６０２は、キャリアシャフト５８８の近位シャフト端部５９０に動作可能に取り付けられる。例示実施形態では、ノブ６０２は、インパクタ軸Ａ１に沿って形成された軸方向ノブアパーチャ６０４と、インパクタ軸Ａ１に対して横方向に形成され、軸方向ノブアパーチャ６０４と連通して配設された横方向ノブアパーチャ６０６とを備える。軸方向ノブアパーチャ６０４は、キャリアシャフト５８８の近位シャフト端部５９０を受け入れるように形作られ、横方向ノブアパーチャ６０６は、横方向ピン６０８を受け入れるように形作られ、横方向ピン６０８は、キャリアシャフト５８８に形成された横方向シャフトアパーチャ６１０内にも受け入れられる（図１６Ｂ参照）。キャリアシャフト５８８の保定を保証することに加えて、この構成は、ノブ６０２およびキャリアシャフト５８８がインパクタ軸Ａ１の周りで同時に回転および並進することも可能にする。ここで、ハンドル５０８のケージ６００は、略Ｕ字形プロファイルを有し、インパクタ軸Ａ１に沿ったノブ６０２の限られた並進を可能にするとともに、外科医にノブ６０２へのアクセスも提供するように構成される。
【００９６】
ここで図１７〜２１を参照すると、エンドエフェクタ４４０の第３の実施形態のガイド５０４が全体として示されており、同様に本体４９２を備え、本体４９２は、マウント４９０（詳細には図示せず）に動作可能に取り付けられて、手術ロボット３２の連結部３８（図１参照）への着脱可能な取付けを容易にする。ここでもまた、本体４９２は、一般に、チャネル４９４、開口部４９６、ガイド係合面４９８、およびリミッタ５００を備える。図１８Ｂに最も良く示されているように、ガイド５０４の本体４９２は、この実施形態ではポケット５７８を採用して、とりわけ、センササブアセンブリ６１２、フォロワサブアセンブリ６１４、および入力モジュール６１６を収容し、以下でそれぞれをより詳細に述べる。
【００９７】
この第３の実施形態では、センササブアセンブリ６１２は、一般にセンサハウジング６１８を備え、センサハウジング６１８は、複数のセンサ５５２を支持し、固定具５７４を介してガイド５０４の本体４９２に固定される。より具体的には、図１８Ｂに最も良く示されているように、センササブアセンブリ６１２は、第１のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、第２のプッシュロッドセンサ５５２Ｂ、および入力センサ５５２Ｉを備え、これらのセンサはそれぞれ、ロボット制御システム４８（例えばロボットコントローラ５２）、または手術システム３０の他の構成要素と通信（例えば、有線または無線電気通信）するように配設されることがある。入力センサ５５２Ｉは、入力モジュール６１６によって係合されるように配置され、あるいは入力モジュール６１６と通信するように配設され、第１および第２のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂは、フォロワサブアセンブリ６１４と係合されるように配置され、あるいはフォロワサブアセンブリ６１４と通信するように配設される。後の記述から以下で理解されるように、センササブアセンブリ６１２の各センサ５５２は、いくつかの異なるタイプ、スタイル、構成などのものでよく、本明細書に具体的に示されるもの以外の他の構成も本発明によって企図される。
【００９８】
図１８Ｂに示されるように、入力モジュール６１６は、外科医による選択的な作動のために構成され、一般に入力フレーム６２０および入力ボタン６２２を備える。入力フレーム６２０は、１つまたは複数の固定具５７４を介してガイド５０４の本体４９２に固定され、相対運動するように入力ボタン６２２を支持する。入力ボタン６２２は、外科医による（例えば入力ボタン６２２を押すことによる）作動に応答して入力センサ５５２Ｉに係合するように配置された突起６２４を備える。いくつかの実施形態では、入力ボタン６２２は、ばね（図示せず）などによって、入力フレームから離れるように弾性的に付勢されることがある。しかし、他の構成も企図される。以下でより詳細に述べるように、入力モジュール６１６は、外科手術中に手術ロボット３２を様々な様式で操作することを容易にするように構成することができる。
【００９９】
フォロワサブアセンブリ６１４は、センササブアセンブリ６１２と同様に、ガイド５０４の本体４９２に形成されたポケット５７８内に収容されるように構成され、固定具５７４によって本体４９２に固定される。この第３の実施形態では、ポケット５７８は、チャネル４９４と連通するように延びて、フォロワサブアセンブリ６１４の取付けを容易にし、フォロワサブアセンブリ６１４は、以下でより詳細に述べるように、チャネル４９４に隣接するポケット５７８内に着座するフォロワハウジング６２６を備え、開口部４９６を通過できるようにサイズ設定されて形作られる。この構成は、ガイド５０４の組立てを容易にする助けとなり、センササブアセンブリ６１２がチャネル４９４に対して適切に位置決めされることを保証する（図１８Ａ参照）。この第３の実施形態ではポケット５７８がチャネル４９４内に延びるので、ガイド係合面４９８は、本体４９２と、フォロワハウジング６２６の一部との両方によって画定される。言い換えると、この実施形態では、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２によって画定されるインパクタ係合面４８８は、本体４９２とフォロワハウジング６２６との両方に当接する。
【０１００】
ここで図１８Ａ〜１９Ｂおよび２１を参照すると、フォロワハウジング６２６に加えて、フォロワサブアセンブリ６１４は、一般に、第１および第２のトリガ６２８、６３０、第１および第２のトリガピン６３２、６３４、第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８、第１および第２のばね６４０、６４２、第１および第２のシート６４４、６４６、第１および第２のキーパ６４８、６５０、ならびにマニホルド本体６５２も備える。これらの各構成要素については、以下でより詳細に述べる。
【０１０１】
図２２Ａ〜２４Ｄに関連して述べるように、フォロワハウジング６２６は、一般に、それぞれ第１および第２のトリガピン６３２、６３４の周りでの枢動運動のために第１および第２のトリガ６２８、６３０を支持する。この目的で、フォロワハウジング６２６は、マニホルド本体６５２に当接するための略平坦プロファイルを有するフランジ面６５４と、チャネル４９４に相補的であり、この実施形態ではガイド係合面４９８の一部を成す湾曲プロファイルを有する反対側の係合面６５６とを画定する（図１８Ａ〜１８Ｂおよび２０参照）。固定具５７４は、マニホルド本体６５２をフォロワハウジング６２６に動作可能に取り付ける（取付けは詳細には図示せず）。略長方形プロファイル（詳細には図示せず）をそれぞれが有する第１および第２のトリガスロット６５８、６６０は、フランジ面６５４に向かって長手方向に延びる係合面６５６に画定され、それぞれ第１および第２のトリガ６２８、６３０を収容するように形作られて配置される。この目的で、第１および第２のピン穴６６２、６６４もフォロワハウジング６２６に画定され、第１および第２のトリガスロット６５８、６６０のそれぞれを通って、およびフォロワハウジング６２６の側面を通って横方向に延びる。第１および第２のピン穴６６２、６６４は、それぞれ第１および第２のトリガ６２８、６３０を通って延びる第１および第２のトリガピン６３２、６３４をそれぞれ収容するように形作られて配置される。
【０１０２】
トリガ６２８、６３０は、チャネル４９４内に延び、フランジ５１２との係合に応答してセンサに向かって偏向するように構成されているという点で、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トリガ１５４と同様であるが、それにもかかわらず、それらの構成における特定の相違により、本明細書では別々に述べる。より具体的には、第１および第２のトリガ６２８、６３０はそれぞれ、第１および第２のトリガピン６３２、６３４を受け入れるように形作られたそれぞれのトリガ穴６６６およびトリガスロット６６８を画定し、第１のトリガ６２８のトリガ穴６６６は、第１のトリガピン６３２の周りで回転可能に支持され、第２のトリガ６３０のトリガ穴６６６は、第２のトリガピン６３４の周りで回転可能に支持される。さらに、第２のトリガピン６３４は、第１のトリガ６２８のトリガスロット６６８を通って延び、第１のトリガピン６３２は、第２のトリガ６３０のトリガスロット６６８を通って延びる。
【０１０３】
トリガスロット６６８は、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２との係合に応答して、それぞれのトリガピン６３２、６３４の周りでのトリガ６２８、６３０のそれぞれの制限された動きを可能にするように形作られて配置される。より具体的には、第１のトリガ６２８は、インパクタアセンブリ５０２と係合していないことによって画定される延出した第１の位置６２８Ｅ（図２２Ａ〜２２Ｂおよび２２Ｇ〜２２Ｈ参照）、後退した第１の位置６２８Ｒ（図２２Ｄ〜２２Ｅ参照）、および延出した第１の位置６２８Ｅと後退した第１の位置６２８Ｒとの間の１つまたは複数の中間の第１の位置６２８Ｉ（図２２Ｃおよび２２Ｆ参照）の間で動くように配置される。同様に、第２のトリガ６３０は、延出した第２の位置６３０Ｅ（図２２Ａ〜２２Ｃおよび２２Ｈ参照）、後退した第２の位置６３０Ｒ（図２２Ｅ〜２２Ｆ参照）、および延出した第２の位置６３０Ｅと後退した第２の位置６３０Ｒとの間の１つまたは複数の中間の第２の位置６３０Ｉ（図２２Ｄおよび２２Ｇ参照）の間で動くように配置される。
【０１０４】
第１および第２のトリガ６２８、６３０はまた、それぞれ、フランジ領域６７２およびプッシュロッド領域６７４を画定するエッジ表面６７０を備える。フランジ領域６７２は、トリガ６２８、６３０がそれらの延出位置６２８Ｅ、６３０Ｅにあるときには一般にチャネル４９４内に配設され、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２に当接、係合、あるいは接触して、それに応答してそれぞれのトリガピン６３２、６３４の周りでの枢動運動を促進するように形作られて配置される。フランジ領域６７２はまた、フランジ５１２との係合を介して完全に枢動されたときにチャネル４９４の湾曲したプロファイルを補完するように、湾曲したおよび／または傾斜したプロファイル（図２０参照）を有することがある。第１および第２のトリガ６２８、６３０のプッシュロッド領域６７４は、第１および第２のトリガ６２８、６３０の枢動運動を第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８の軸方向運動に変換するために、第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８のそれぞれのステム６７６に当接するように形作られる。ここで、以下でより詳細に述べるように、第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８は、それぞれ第１および第２のトリガ６２８、６３０と第１および第２のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂとの間の力変換可能に介挿されて、それぞれのトリガ６２８、６３０がそれらの延出位置６２８Ｅ、６３０Ｅから離れる動きに応答してセンサ５５２Ａ、５５２Ｂを係合し、これは、チャネル４９４の第１および第２の軸方向チャネル端部４９４Ａ、４９４Ｂ間のフランジ５１２の相対的な軸方向位置を検知できるようにする。
【０１０５】
第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８のステム６７６は、それぞれ第１および第２のトリガスロット６５８、６６０と連通するように延びるフォロワハウジング６２６のフランジ面６５４に画定されたそれぞれのステム穴６７８内に配設されて、第１および第２のトリガ６２８、６３０のプッシュロッド領域６７４との当接を容易にする。第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８はそれぞれ、ステム６７６から軸方向に延びるそれぞれのシャンク６８０も備える。第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８のシャンク６８０は、第１および第２のシート６４４、６４６に形成されたそれぞれのシャンク穴６８２を通って延び、それぞれ、第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８のステム６７６と第１および第２のシート６４４、６４６の縁部６８４（図１９Ｂ参照）との間で第１および第２のばね６４０、６４２を支持する（または少なくともそれらの動きを制限する）。第１および第２のシート６４４、６４６の一部分、ならびに第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８のシャンク６８０の一部分は、マニホルド本体６５２を通って長手方向に画定されたシート穴６８６を通って延びる。ここで、第１および第２のキーパ６４８、６５０は、それぞれ第１および第２のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂと係合あるいは相互作用する第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８のプッシュロッド端部６９０に隣接するそれぞれの第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８に形成された切欠き６８８に着座される。この構成は、第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８を保定し、いくつかの実施形態では、ステム６７６と縁部６８４との間の第１および第２のばね６４０、６４２に予荷重をかけ、それにより、第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８がそれぞれ、第１および第２のトリガ６２８、６３０と係合するようにそれぞれ独立して付勢される。したがって、それぞれの延出位置と後退位置６２８Ｅ、６３０Ｅ；６２８Ｒ、６３０Ｒの間での第１および第２のトリガ６２８、６３０の枢動運動は、第１および第２のプッシュロッド６３６、６３８のプッシュロッド端部６９０の軸方向運動に変換され、この軸方向運動をプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂによって感知、あるいは検知することができる。
【０１０６】
ここで図２２Ａ〜２２Ｈおよび２４Ａ〜２４Ｄを参照すると、エンドエフェクタ４４０、プロテーゼＰ、および手術部位Ｓの第３の実施形態の一部分が概略輪郭で描かれており、概略輪郭のいくつかは、例示目的で想像線で、および／または誇張された幾何形状で示されている。図２２Ａ〜２２Ｈは、とりわけ、以下でより詳細に述べるように、センササブアセンブリ６１２の動作を示すために、インパクタアセンブリ５０２に対するガイド５０４の様々な位置を表す。ここで、プロテーゼＰおよび手術部位Ｓは、わかりやすいように、また、様々なタイプのワークピース４４および／またはターゲット４６を含むいくつかの異なるタイプの外科手術に関連して本開示の態様を使用することができることを繰り返し述べるために、全般的に表されている。
【０１０７】
図２２Ａに最も良く示されているように、手術部位Ｓは、軌道Ｔに沿ったターゲット基準点ＴＲＰを画定し、プロテーゼＰは、プロテーゼＰが着脱可能に取り付けられるインパクタアセンブリ５０２のインパクタ軸Ａ１に沿ったワークピース基準点ＷＲＰを画定する。ここでも、インパクタアセンブリ５０２は、フランジ５１２の中心に（例えば、インパクタ係合面４８８を画定する球形プロファイルの幾何学的中心に）配置されるインパクタ軸Ａ１に沿ったフランジ基準点ＦＲＰを画定する。同様に、ガイド５０４は、チャネル４９４の中心に配置される（例えば、第１および第２の軸方向チャネル端部４９４Ａ、４９４Ｂの間で等距離に離間された）ガイド軸Ａ２に沿ったガイド基準点ＧＲＰを画定する。
【０１０８】
図２２Ａに示される例示的な例では、プロテーゼＰは、インパクタ軸Ａ１が軌道Ｔに沿って位置合わせされた状態で手術部位Ｓに嵌入するように位置決めされ、ワークピース基準点ＷＲＰはターゲット基準点ＴＲＰから離間され、嵌入後のプロテーゼＰの所期の位置は、ワークピース基準点ＷＲＰがターゲット基準点ＴＲＰと一致することによって画定される。図２２Ａ〜２２Ｂは、ワークピース基準点ＷＲＰが、ここでは共通の座標系（例えばローカライザ座標系ＬＣＬＺ）内でのワークピース基準点ＷＲＰとターゲット基準点ＴＲＰとの座標点間の距離として表される第１のワークピース−ターゲット距離６９２Ａで、ターゲット基準点ＴＲＰから離間されることを示す。さらに、図２２Ａ〜２２Ｂは、フランジ基準点ＦＲＰが、ここでは共通の座標系（例えばローカライザ座標系ＬＣＬＺ）内でのフランジ基準点ＦＲＰとターゲット基準点ＴＲＰとの座標点間の距離として表される第１のフランジ−ターゲット距離６９４Ａで、ターゲット基準点ＴＲＰから離間されることを示す。さらに、図２２Ｂは、ガイド基準点ＧＲＰが、ここでは共通の座標系（例えばローカライザ座標系ＬＣＬＺ）内でのガイド基準点ＧＲＰとターゲット基準点ＴＲＰとの座標点間の距離として表される第１のガイド−ターゲット距離６９６Ａで、ターゲット基準点ＴＲＰから離間されることを示す。本明細書では「点」として述べるが、ガイド、フランジ、ターゲット、および／またはワークピース基準点ＧＲＰ、ＦＲＰ、ＴＲＰ、ＷＲＰの１つまたは複数を、（例えば位置と向きの両方を表すために）例えば座標系内で他の形で画定することができることも考えられる。
【０１０９】
図２２Ａ〜２２Ｂには示されていないが、図１に示されるガイドトラッカ６０Ｇ、インパクタトラッカ６０Ｉ、および第１の患者トラッカ６０Ａは、ガイド基準点ＧＲＰ、フランジ基準点ＦＲＰ、およびターゲット基準点ＴＲＰをローカライザ座標系ＬＣＬＺ（および／または１つもしくは複数の他の共通の座標系）内で監視することができる一方法を示すことを理解されたい。ここで、プロテーゼＰはインパクタアセンブリ５０２のインターフェース４８４に着脱可能に固定されるので、ワークピース基準点ＷＲＰは、インパクタアセンブリ５０２とプロテーゼＰとの既知の幾何学的関係に基づいてフランジ基準点ＦＲＰを変換することによって検知することができることを理解されたい。したがって、いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステム５０を使用して、トラッカ６０を使用することによって、ローカライザ座標系ＬＣＬＺ内のガイド、フランジ、ターゲット、およびワークピース基準点ＧＲＰ、ＦＲＰ、ＴＲＰ、ＷＲＰを監視することができる。しかし、様々な追跡技法を利用することができ、特定の用途では、手術システム３０の特定の構成要素と共に特定のトラッカ６０を利用することが不要であり得る、あるいは実現困難であり得ることも理解されたい。
【０１１０】
非限定的な例として、ガイド基準点ＧＲＰは、ガイド５０４と連結部３８との間の既知の幾何的関係と共に考察されて、（例えば関節にあるセンサによって検知される）ロボットアーム３６の特定の構成および配置などに基づいて、ガイドトラッカ６０Ｇを使用せずに検知することができる。さらなる非限定的な例として、インパクタトラッカ６０Ｉの利用により、有利には、ナビゲーションシステム５０がターゲット基準点ＴＲＰに対するワークピース基準点ＷＲＰを監視できるようになるが、（例えば図２２Ａ〜２２Ｈに関連して示されるような）インパクタアセンブリ５０２の特定の実施形態は、インパクタトラッカ６０Ｉを省略することもある。そのような場合、以下でより詳細に述べるように、１つまたは複数のセンサ５５２を利用して、インパクタアセンブリ５０２とガイド５０４との既知の幾何的関係に基づいてガイド基準点ＧＲＰを変換することによって、フランジ基準点ＦＲＰ（したがってワークピース基準点ＷＲＰ）を決定することができる。その結果、１つまたは複数のセンサ５５２との所定の相互作用をもたらし、それにより、１つまたは複数のセンサ５５２は、インパクタアセンブリ５０２がガイド５０４に対して既知の様式で位置決め、配置、あるいは向き設定されることを示す信号を生成する。
【０１１１】
図２２Ａ〜２４Ｄは、インパクタアセンブリ５０２の位置を決定する（あるいは位置の変化に応答する）ために、ガイド５０４に結合された１つまたは複数のセンサ５５２をどのように使用することができるかを含む、エンドエフェクタ４４０の第３の実施形態（および本開示の他の実施形態）の様々な態様を示す。図２２Ａ〜２４Ｄに関連して本明細書で述べる代表的な実施形態では、第１および第２のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂは、モーメンタリスイッチとして実現されるが、以下でより詳細に述べるように他のタイプおよび構成でもよい。それにもかかわらず、明瞭性および一貫性の目的で、図２２Ａ〜２４Ｄの前述の説明は、第１のプッシュロッドセンサ５５２Ａが、係合解除された第１のセンサ状態Ｓ１Ａと係合された第１のセンサ状態Ｓ１Ｂとの間で動作可能であることに基づき、また、第２のプッシュロッドセンサ５５２Ｂが、係合解除された第２のセンサ状態Ｓ２Ａと係合された第２のセンサ状態Ｓ２Ｂとの間で動作可能であることに基づいている。
【０１１２】
第１および第２のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂの係合／係合解除は、図２２Ａ〜２２Ｈに関して以下で詳細に述べるが、図２３はまた、手術システム３０の他の部分に通信されることがある第１および第２のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂによってそれぞれ生成された信号ＳＮ１、ＳＮ２のグラフィカル表現を示す。図２３では、垂直線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、およびＨはそれぞれ、図２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、および２２Ｈに示されているものに対応する。さらに、図２３では、一点鎖線は、係合解除された第１のセンサ状態Ｓ１Ａと係合された第１のセンサ状態Ｓ１Ｂとの間の第１の信号ＳＮ１（ここでは水平線で表される）を表し、二点鎖線は、係合解除された第２のセンサ状態Ｓ２Ａと係合された第２のセンサ状態Ｓ２Ｂとの間の第２の信号ＳＮ２（ここでも水平線で表される）を表す。
【０１１３】
図２２Ａでは、ガイド５０４は、インパクタアセンブリ５０２から水平に離間されて示され、図２２Ｂは、インパクタアセンブリ５０２のシャフト４８６をガイド５０４のチャネル４９４内に位置決めするために水平方向で左に動かされているガイド５０４を示す。より具体的には、図２２Ｂでは、手術ロボット３２は、ガイド軸Ａ２を軌道Ｔと位置合わせするために、手術部位Ｓに対してガイド５０４を動かしている。本明細書では図示されていないが、手術ロボット３２は、ガイド軸Ａ２と軌道Ｔとの位置合わせを維持するために、ロボットアーム３６を制御あるいは駆動することによって手術部位Ｓの動きを補償することができることを理解されたい。
【０１１４】
図２２Ｂは、プロテーゼＰとインパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２との間に垂直に配設されたガイド５０４のチャネル４９４内に配置されたインパクタアセンブリ５０２のシャフト４８６を示す。上述したように、この配置は、有利には、外科医がガイド５０４から独立してインパクタアセンブリ５０２を関節運動させる、操作する、あるいは取り扱うことを可能にし、外科医は、チャネル４９４内に位置決めされると、ガイド５０４を、軌道Ｔに沿って手術部位Ｓから離れてフランジ５１２に向かうように（例えば垂直に）動かすことができる。図２２Ｂ（ならびに図２２Ａ）はまた、それぞれの延出位置６２８Ｅ、６３０Ｅに配置された第１のトリガ６２８および第２のトリガ６３０を示す。明瞭性および一貫性のために、特に明記しない限り、第１のプッシュロッドセンサ５５２Ａは、第１の延出位置６２８Ｅでは第１のトリガ６２８と係合していないとみなされ、第１の後退位置６２８Ｒまたは中間の第１の位置６２８Ｉの１つでは第１のトリガ６２８と係合しているとみなされる。同様に、特に明記しない限り、第２のプッシュロッドセンサ５５２Ｂは、第２の延出位置６３０Ｅでは第２のトリガ６３０と係合していないとみなされ、第２の後退位置６３０Ｒまたは中間の第２の位置６３０Ｉの１つでは第２のトリガ６３０と係合しているとみなされる。言い換えると、延出位置６２８Ｅ、６３０Ｅは、インパクタアセンブリ５０２と係合していないことによって画定され、後退位置６２８Ｒ、６３０Ｒ（および中間位置６２８Ｉ、６３０Ｉ）は、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２と係合していることによって画定される。しかし、他の構成も企図される。
【０１１５】
図２２Ｃは、ガイド基準点ＧＲＰが第２のガイド−ターゲット距離６９６Ｂに配置され、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２がガイド５０４のチャネル４９４内に配設されるように動かされた、ガイド５０４を示す。言い換えると、この配置では、インパクタ係合面４８８は、ガイド係合面４９８に当接しており（当接はここでは図示せず）、ガイド基準点ＧＲＰは、垂直方向でフランジ基準点ＦＲＰの下に配置される。図２２Ｃはまた、第１のトリガ６２８のフランジ領域６７２に当接するインパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２を示し、応答して、第１のトリガピン６３２の周りで、延出した第１の位置６２８Ｅから離れて、中間の第１の位置６２８Ｉの１つまで枢動している。これは、第１のプッシュロッド６３６を、第１のプッシュロッドセンサ５５２Ａに向けて係合するように前進させている（図２２Ｃを図２２Ｂと比較）。しかし、このように第２のガイド−ターゲット距離６９６Ｂで配置されるとき、第２のトリガ６３０のフランジ領域６７２は、フランジ５１２との当接から外れ、延出した第２の位置６３０Ｅに配設されたままである。したがって、第２のプッシュロッド６３８は、第２のプッシュロッドセンサ５５２Ｂと係合解除したままである。したがって、図２３は、（垂直線Ｃでの）第１の信号ＳＮ１を、係合解除した第１のセンサ状態Ｓ１Ａから係合した第１のセンサ状態Ｓ１Ｂに動いたものとして示し、（垂直線Ｃでの）第２の信号ＳＮ２を、係合解除した第２のセンサ状態Ｓ２Ａに留まっているものとして示す。
【０１１６】
図２２Ｄは、ガイド基準点ＧＲＰが第３のガイド−ターゲット距離６９６Ｃに配置され、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２がガイド５０４のチャネル４９４内にさらに配設されるように動かされた、ガイド５０４を示す。ここでも、図２２Ｄにおいて、ガイド基準点ＧＲＰは、垂直方向でフランジ基準点ＦＲＰの下に配置される。図２２Ｄはまた、第１トリガ６２８のフランジ領域６７２に当接するインパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２を示し、応答して、第１のトリガピン６３２の周りで、後退した第１の位置６２８Ｒまでさらに枢動している。これは、第１のプッシュロッド６３６を、さらに第１のプッシュロッドセンサ５５２Ａに向けて係合するように前進させている（図２２Ｄを図２２Ｃと比較）。ここで、プッシュロッド６３６、６３８との係合／係合解除を表すデジタル信号とは対照的に、スイッチ以外の他のタイプのセンサ５５２を利用して、プッシュロッド６３６、６３８の相対位置を表すアナログ信号を生成することができることを理解されたい。他の構成も企図される。それにもかかわらず、図２２Ｄはまた、第２のトリガ６３０のフランジ領域６７２に当接するインパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２を示し、応答して、第２のトリガピン６３４の周りで、延出した第２の位置６３０Ｅから離れて、中間の第２の位置６３０Ｉの１つまで枢動している。これは、第２のプッシュロッド６３８を、第２のプッシュロッドセンサ５５２Ｂに向けて係合するように前進させている（図２２Ｄを図２２Ｃと比較）。したがって、図２３は、（垂直線Ｄでの）第１の信号ＳＮ１を、係合した第１のセンサ状態Ｓ１Ｂに留まっているものとして示し、（垂直線Ｄでの）第２の信号ＳＮ２を、係合解除した第２のセンサ状態Ｓ２Ａから係合した第２のセンサ状態Ｓ２Ｂに動いたものとして示す。
【０１１７】
図２２Ｅは、ガイド基準点ＧＲＰが第４のガイド−ターゲット距離６９６Ｄに配置され、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２がガイド５０４のチャネル４９４内にさらに配設されるように動かされた、ガイド５０４を示す。より具体的には、図２２Ｅでは、ガイド基準点ＧＲＰは、フランジ基準点ＦＲＰと一致して配置されている。図２２Ｅはまた、第１のトリガ６２８のフランジ領域６７２に当接するインパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２を示し、とりわけ、第１のトリガ６２８およびフランジ５１２の幾何形状に基づいて、図２２Ｄに示されるのと概して同じ配置のままである。したがって、第１のプッシュロッド６３６は、第１のプッシュロッドセンサ５５２Ａと係合して同様に配設されたままである（図２２Ｅと図２２Ｄとの比較）。図２２Ｅはまた、第２のトリガ６３０のフランジ領域６７２に当接するインパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２を示し、応答して、後退した第２のトリガ位置６３０Ｒへ第２のトリガピン６３４の周りでさらに枢動している。これは、第２のプッシュロッド６３８を、さらに第２のプッシュロッドセンサ５５２Ｂに向けて係合するように前進させている（図２２Ｅを図２２Ｄと比較）。したがって、図２３は、（垂直線Ｅでの）第１の信号ＳＮ１を、係合した第１のセンサ状態Ｓ１Ｂに留まっているものとして示し、（垂直線Ｅでの）第２の信号ＳＮ２を、係合した第２のセンサ状態Ｓ２Ｂに留まっているものとして示す。
【０１１８】
図２２Ｆは、ガイド基準点ＧＲＰが第５のガイド−ターゲット距離６９６Ｅに配置され、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２がガイド５０４のチャネル４９４内にさらに配設されるように動かされた、ガイド５０４を示す。より具体的には、図２２Ｆでは、ガイド基準点ＧＲＰは、垂直方向でフランジ基準点ＦＲＰの上に配置される。図２２Ｆはまた、第１のトリガ６２８のフランジ領域６７２に当接するインパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２を示し、第１のトリガピン６３２の周りで、後退した第１の位置６２８Ｒから離れて中間の第１の位置６２８Ｉの１つに枢動して戻り始めている。したがって、第１のプッシュロッド６３６はわずかに後退されているが、依然として第１のプッシュロッドセンサ５５２Ａと係合して配設されたままである（図２２Ｆと図２２Ｅとの比較）。図２２Ｆはまた、第２のトリガ６３０のフランジ領域６７２に当接するインパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２を示し、とりわけ、第２のトリガ６３０およびフランジ５１２の幾何形状に基づいて、図２２Ｅに示されるのと概して同じ配置のままである。したがって、第２のプッシュロッド６３８は、第２のプッシュロッドセンサ５５２Ｂと係合して同様に配設されたままである（図２２Ｆと図２２Ｅとの比較）。したがって、図２３は、（垂直線Ｆでの）第１の信号ＳＮ１を、係合した第１のセンサ状態Ｓ１Ｂに留まっているものとして示し、（垂直線Ｆでの）第２の信号ＳＮ２を、係合した第２のセンサ状態Ｓ２Ｂに留まっているものとして示す。
【０１１９】
図２２Ｇは、ガイド基準点ＧＲＰが第６のガイド−ターゲット距離６９６Ｆに配置され、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２がガイド５０４のチャネル４９４内にさらに配設されるように動かされた、ガイド５０４を示す。より具体的には、図２２Ｇでは、ガイド基準点ＧＲＰは、垂直方向でフランジ基準点ＦＲＰの上に配置される。図２２Ｇはまた、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２が第１のトリガ６２８との当接から外れたことを示し、第１のトリガピン６３２の周りで第１の延出位置６２８Ｅまで完全に枢動して戻っている。したがって、第１のプッシュロッド６３６も後退しているが、ここでは第１のプッシュロッドセンサ５５２Ａとは係合解除して配設される（図２２Ｇと図２２Ｆとの比較）。図２２Ｇはまた、第２のトリガ６３０のフランジ領域６７２に当接するインパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２を示し、第２のトリガピン６３４の周りで、後退した第２の位置６３０Ｒから離れて中間の第２の位置６３０Ｉの１つに枢動して戻り始めている。したがって、第２のプッシュロッド６３８はわずかに後退されているが、依然として第２のプッシュロッドセンサ５５２Ｂと係合して配設されたままである（図２２Ｇと図２２Ｆとの比較）。したがって、図２３は、（垂直線Ｇでの）第１の信号ＳＮ１を、係合した第１のセンサ状態Ｓ１Ｂから係合解除した第１のセンサ状態Ｓ１Ａに動いたものとして示し、（垂直線Ｇでの）第２の信号ＳＮ２を、係合した第２のセンサ状態Ｓ２Ｂに留まっているものとして示す。
【０１２０】
図２２Ｈは、ガイド基準点ＧＲＰが第７のガイド−ターゲット距離６９６Ｇに配置され、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２が、当接することなくガイド５０４のチャネル４９４内にわずかに配設されるように動かされた、ガイド５０４を示す。ここでも、図２２Ｈにおいて、ガイド基準点ＧＲＰは、垂直方向でフランジ基準点ＦＲＰの上に配置される。図２２Ｈはまた、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２が、第１の延出位置６２８Ｅで第１のトリガ６２８との当接から外れたままであることを示す。したがって、第１のプッシュロッド６３６も、第１のプッシュロッドセンサ５５２Ａと係合解除して配設されたままである（図２２Ｈと図２２Ｇとの比較）。図２２Ｈはまた、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２が第２のトリガ６３０との当接から外れたことを示し、第２のトリガピン６３４の周りで延出した第２の位置６３０Ｅまで完全に枢動して戻っている。したがって、第２のプッシュロッド６３８も後退して戻っており、ここで、第２のプッシュロッドセンサ５５２Ｂと係合解除して配設される（図２２Ｈと図２２Ｇとを比較）。したがって、図２３は、（垂直線Ｈでの）第１の信号ＳＮ１を、係合解除した第１のセンサ状態Ｓ１Ａに留まっているものとして示し、（垂直線Ｈでの）第２の信号ＳＮ２を、係合した第２のセンサ状態Ｓ２Ｂから係合解除した第２のセンサ状態Ｓ２Ａに動いたものとして示す。
【０１２１】
上述したように、図２３は、図２２Ａ〜２２Ｈに示される位置それぞれについて、第１および第２のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂによってそれぞれ生成される第１および第２の信号ＳＮ１、ＳＮ２のグラフ表現を示す。信号ＳＮ１、ＳＮ２は、ここでは、上述したように、係合解除された状態Ｓ１Ａ、Ｓ２Ａと係合された状態Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂとの間の動きを表すそれぞれの「方形波」を含むものとして示されている。しかし、信号ＳＮ１、ＳＮ２は、とりわけ、センサ５５２、および／またはセンササブアセンブリ６１２、ガイド５０４、および／またはインパクタアセンブリ５０２の様々な他の構成要素の特定の構成に基づく他の方法で実現することもできることを理解されたい。非限定的な例として、前述したように、第１および／または第２のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂは、プッシュロッド６３６、６３８の相対位置を表すアナログ信号を生成するように構成す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。
【０１２２】
図２３を引き続き参照すると、垂直線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、およびＨの間の水平間隔は任意であることを理解されたい。それにもかかわらず、各垂直線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧと第１の信号ＳＮ１および第２の信号ＳＮ２との交点は、図２２Ａ〜２２Ｈの上記の説明と一貫性のある第１および第２のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂのそれぞれの状態に対応する。エンドエフェクタ４４０のこの代表的な実施形態では、インパクタアセンブリ５０２のヘッド５０６は、ガイド５０４のチャネル４９４に嵌めるには大きすぎるので、ガイド係合面４９８をインパクタ係合面４８８に当接させるために、外科医は、ガイド５０４を手術部位Ｓから離れるように動かす必要がある。本開示によって他の構成（例えば、チャネル４９４内に嵌めることができるヘッド５０６を用いる）も企図されるが、エンドエフェクタ４４０の第３の実施形態に関連して示される例示の構成は、ガイド５０４が手術部位Ｓから徐々に離れるように動かされるときに、第１のトリガ６２８とインパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２との当接が、第２のトリガ６３０とフランジ５１２とが当接する前に生じるようなものであることを理解されたい（図２２Ｂ〜２２Ｈを順次に比較）。手術システム３０は、とりわけガイド軸Ａ２と軌道Ｔとの位置合わせを維持するために、手術部位Ｓに対するガイド５０４の配置を決定することができるので、ガイド５０４に対するインパクタアセンブリ５０２の位置は、以下により詳細に述べるように、ガイド５０４の既知の位置を第１および第２の信号ＳＮ１、ＳＮ２の状態と比較することによって決定することができる。
【０１２３】
上述したように、インパクタアセンブリ５０２の例示実施形態は、ヘッド５０６がガイド５０４のチャネル４９４に入ることができないように構成されているが、それにもかかわらず、例えばフランジ５１２が、開口部４９６を通ってチャネル４９４に延びることができる（例えばシャフト４８６と同様のサイズの）より狭い領域によってハンドル５０８から離間される場合などには、インパクタアセンブリ５０２を他の様式で構成することもできることが企図される。言い換えると、フランジ５１２は、図２２Ａ〜２２Ｈに示されている以外の様式でチャネル４９４に入ることができる。ここで、後の記述から以下で理解されるように、図２３に示される嵌入範囲６９８を画定するために互いに対して所定の様式で配置された２つのセンサ５５２（例えば、第１および第２のプッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂ）の利用は、信号ＳＮ１、ＳＮ２のどちらが最初に状態を変えるかに基づいて、フランジ５１２がチャネル４９４にどのように入るかを決定することを容易にするために使用することができる。
【０１２４】
エンドエフェクタ４４０の第３の実施形態の例示実施形態は、最初にフランジ５１２をチャネル４９４内に入れるためにガイド５０４が手術部位Ｓから離れるように動かなければならないように構成されるので、両方の信号ＳＮ１、ＳＮ２がそれぞれの係合解除状態Ｓ１Ａ、Ｓ２Ａにあることは、一般に、フランジ５１２が、ガイド５０４の上に位置決めされていること、あるいはインパクタ係合面４８８とガイド係合面４９８との十分な当接を提供するようにチャネル４９４内に完全には位置決めされていないことを示す（例えば図２２Ｃ参照）。
【０１２５】
さらに、第１の信号ＳＮ１が係合された第１のセンサ状態Ｓ１Ｂにあり、第２の信号ＳＮ２が係合解除された第２のセンサ状態Ｓ２Ａにあることは、フランジ５１２が、インパクタ係合面４８８とガイド係合面４９８との十分な当接状態でガイド５０４のチャネル４９４内に位置決めされていることを一般に示し、また、フランジ基準点ＦＲＰが垂直方向でガイド基準点ＧＲＰの上方に配置されていることも一般に示す（図２２Ｄ参照）。同様に、第１の信号ＳＮ１が係合解除した第１のセンサ状態Ｓ１Ａにあり、第２の信号ＳＮ２が係合した第２のセンサ状態Ｓ２Ｂにあることは、フランジ５１２が、インパクタ係合面４８８とガイド係合面４９８との十分な当接状態でガイド５０４のチャネル４９４内に位置決めされていることを一般に示し、また、フランジ基準点ＦＲＰが垂直方向でガイド基準点ＧＲＰの下方に配置されていることも一般に示す（図２２Ｆ参照）。しかしながら、プロテーゼＰ、ガイド５０４、および／またはインパクタアセンブリ５０２の特定の構成に応じて、嵌入を開始する前に、フランジ５１２がチャネル４９４内にさらに配設されることを保証することが有利であり得る。この目的で、第１の信号ＳＮ１および第２の信号ＳＮ１がそれぞれの係合状態Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂにあることは、フランジ５１２が嵌入を開始するのに十分なほどチャネル４９４内に位置決めされていることを一般に示す（例えば図２２Ｅ参照）。いくつかの実施形態では、信号ＳＮ１、ＳＮ２の両方がそれぞれの係合状態Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂにあることは、とりわけ、インパクタ係合面４８８とガイド係合面４９８との間で生じる当接、およびフランジ基準点ＦＲＰをガイド基準点ＧＲＰから分離する距離の所定量のみに基づいて、嵌入範囲６９８を画定することができる。
【０１２６】
手術部位Ｓに対するガイド５０４の位置は既知であり、経時的に監視あるいは記録することができるので、１つまたは複数のコントローラ（例えばロボットコントローラ５２やナビゲーションコントローラ５４など）、または手術システム３０の他の構成要素は、係合解除状態Ｓ１Ａ、Ｓ２Ａと係合状態Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂとの間での変化について信号ＳＮ１、ＳＮ２を監視するように構成することができ、いずれかの信号ＳＮ１、ＳＮ２の変化があるときにはいつでもガイド５０４の位置を記録することができる。ここで、ガイド５０４およびインパクタアセンブリ５０２の様々な構成要素の既知の幾何学的パラメータに基づいて、垂直線Ｃ、Ｄ、Ｆ、およびＧに隣接して生じる「ステップ」として図２３に示される状態変化は、それぞれ、フランジ基準点ＦＲＰに対するガイド基準点ＧＲＰの特定の位置を表すことができる。さらに、垂直線ＤおよびＦに隣接して生じる「ステップ」として図２３に示されている状態変化は、それぞれ、嵌入範囲６９８の外側限界を表すことができ、それらの差は、ガイド基準点ＧＲＰとフランジ基準点ＦＲＰとの一致した位置合わせに対応する（例えば図２２Ｅに示されているように）。
【０１２７】
ここで図２４Ａを参照すると、ガイド基準点ＧＲＰがフランジ基準点ＦＲＰと一致して配置され、インパクタおよびガイド軸Ａ１、Ａ２がそれぞれ、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔに位置合わせされた状態で、ガイド５０４は、上述した図２２Ｅと同じように位置決めされて示されている。ここでも、プロテーゼＰはインパクタアセンブリ５０２に固定され、嵌入前に手術部位Ｓに位置決めされる。より具体的には、図２４Ａは、第１のワークピース−ターゲット距離６９２Ａでターゲット基準点ＴＲＰから離間されているワークピース基準点ＷＲＰ、第１のフランジ−ターゲット距離６９４Ａでターゲット基準点ＴＲＰから離間されているフランジ基準点ＦＲＰ、および第４のガイド−ターゲット距離６９６Ｄでターゲット基準点ＴＲＰから離間されているガイド基準点ＧＲＰを示す。ここで、インパクタアセンブリ５０２のフランジ５１２は、ガイド５０４のチャネル４９４内で中心合わせされる（言い換えると、ガイド基準点ＧＲＰとフランジ基準点ＦＲＰとが一致する）ので、第１のフランジ−ターゲット距離６９４Ａは、第４のガイド−ターゲット距離６９６Ｄに等しい。詳細には述べないが、図２４Ａは、プッシュロッドセンサ５５２Ａ、５５２Ｂの両方を、それぞれのプッシュロッド６３６、６３８によって係合されているものとして示していることも理解されたい。
【０１２８】
図２４Ａから図２４Ｂに進むと、ガイド５０４は動いていないが、インパクタアセンブリ５０２およびプロテーゼＰは、ヘッド５０６に加えられる嵌込力Ｆに応答して、軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに向けて前進されている。ここでも、ワークピース基準点ＷＲＰとフランジ基準点ＦＲＰとはそれぞれターゲット基準点ＴＲＰに近づくように動いており、ワークピース基準点ＷＲＰは、ターゲット基準点ＴＲＰから第２のワークピース−ターゲット距離６９２Ｂで離間されており、フランジ基準点ＦＲＰは、ターゲット基準点ＴＲＰから第２のフランジ−ターゲット距離６９４Ｂで離間されている。インパクタアセンブリ５０２の動きはまた、フランジ領域６７２と第１のトリガ６２８との当接の変化をもたらしており、第１のトリガ６２８を第１のトリガピン６３２の周りで枢動させ、それに対応して第１のプッシュロッド６３６を第１のプッシュロッドセンサ５５２Ａと係合解除し、これは、上の図２３の論述と一致して、第１の信号ＳＮ１が係合解除された第１の信号状態Ｓ１Ａになるようにする。ここで、第２の信号ＳＮ２は、係合された第２の信号状態Ｓ２Ｂに留まるので、ガイド基準点ＧＲＰは、フランジ基準点ＦＲＰの上方のどこかに位置決めされ、フランジ５１２は、チャネル４９４と当接したままであるが、嵌入範囲６９８外にある。
【０１２９】
ここで図２４Ｃを参照すると、ガイド５０４は、第１の信号ＳＮ１が変化して係合された第１の信号状態Ｓ１Ｂにちょうど戻る点まで、軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに向けて前進されている。より具体的には、図２４Ｃでは、ガイド基準点ＧＲＰは、ここで、第４のガイド−ターゲット距離６９６Ｄよりも小さい第８のガイド−ターゲット距離６９６Ｈでターゲット基準点ＴＲＰから離間されている。信号ＳＮ１、ＳＮ２の両方がそれぞれの係合された信号状態Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂにあるので、フランジ５１２はチャネル４９４と当接したままであり、また嵌入範囲６９８内にある。さらに、ガイド基準点ＧＲＰおよびターゲット基準点ＴＲＰはどちらも、手術システムによって（例えば、ロボット制御システム４８および／またはナビゲーションシステム５０によって）監視され、インパクタアセンブリ５０２およびガイド５０４は、上述したように信号ＳＮ１、ＳＮ２の変化に基づいて嵌入範囲６９８の外側限界がわかるように構成されているので、フランジ基準点ＦＲＰの位置は、ガイド基準点ＧＲＰに対して決定することができる。
【０１３０】
上述した構成により、第２のフランジ−ターゲット距離６９４Ｂ、および第２のワークピース−ターゲット距離６９２Ｂも容易に検知することができることを理解されたい。言い換えると、インパクタアセンブリ５０２およびプロテーゼＰが、嵌込力Ｆの印加に応答して軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに向けて前進された後（図２４Ａ〜２４Ｂを比較）、ガイド５０４は、その後、軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに向けて動かされて（図２４Ｂ〜２４Ｃを比較）、最終的に、信号ＳＮ１、ＳＮ２の１つが変化して、ガイド基準点ＧＲＰとフランジ基準点ＦＲＰとの既知の位置関係に対応する嵌入範囲６９８の既知の外側限界の１つを横切ったことを示す。したがって、この構成により、プロテーゼＰの位置の変化を、例えば、第１のワークピース−ターゲット距離６９２Ａ（図２４Ａ参照）と第２のワークピース−ターゲット距離６９２Ｂ（図２４Ｂ〜２４Ｄ参照）との差に基づいて検知することができるようになる。
【０１３１】
ここで図２４Ｄを参照すると、ガイド５０４は、軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに向けてさらに前進されて、ガイド基準点ＧＲＰをフランジ基準点ＦＲＰと再び位置合わせする。より具体的には、図２４Ｃでは、ガイド基準点ＧＲＰは、ここで、第８のガイド−ターゲット距離６９６Ｈよりも小さく、第２のフランジ−ターゲット距離６９４Ｂに等しい第９のガイド−ターゲット距離６９６Ｉで、ターゲット基準点ＴＲＰから離間されている。ここで、フランジ５１２は、嵌入範囲６９８の中央でチャネル４９４内で再び中心を合わされ、外科医は、再び嵌込力Ｆを加えて、ワークピース基準点ＷＲＰがターゲット基準点ＴＲＰ（詳細には図示せず）と一致するまでプロテーゼＰを軌道Ｔに沿って手術部位Ｓに向けてさらに前進させることができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、手術システム３０は、とりわけ、信号ＳＮ１、ＳＮ２の変化に基づいて、および／または他のタイプのセンサ（例えば、力−トルクセンサ）からのデータに基づいて、嵌込力Ｆの印加を感知するように構成することができる。ここで、手術ロボット３２は、ガイド基準点ＧＲＰをフランジ基準点ＦＲＰと再び位置合わせするため、および／またはワークピース基準点ＷＲＰの位置の変化を検知するために、嵌込力Ｆの印加を検出した後に軌道Ｔに沿ってガイド５０４を前進させることができる。
【０１３２】
例示的な例として、所与の手術処置により、プロテーゼＰが手術部位Ｓに完全に嵌め込まれるまで、外科医がインパクタアセンブリ５０２のヘッド５０６をマレット（図示せず）で複数回連続して叩くことにより嵌込力Ｆを加える必要がある場合、手術システム３０は、手術ロボット３２を制御して軌道Ｔに沿ってガイド５０４を前進させ、連続する各打撃の後に、ターゲット基準点ＴＲＰとワークピース基準点ＷＲＰとの差に基づいて、更新された「深さ−ターゲット」距離（例えば、図１での出力デバイス６６に表示される値）を外科医に提示するように構成することができる。これにより、とりわけ、外科医は必要に応じて力Ｆの印加を調整できる（例えば、次の打撃中に、より大きいまたはより小さい嵌込力Ｆを印加する）ようになり得る。
【０１３３】
上述したように、エンドエフェクタ４４０の第３の実施形態は、ガイド５０４を軌道Ｔに沿って（およびそれと位置合わせされた軸線Ａ１、Ａ２に沿って）手術部位Ｓから離れるように動かすことによってフランジ５１２がチャネル４９４に入ることができるように構成される。しかし、ヘッド５０６は、チャネル４９４に入るには大きすぎ、グリップ５１０は、開口部４９６を通過するには大きすぎ、ハンドル５０８は、一般にフランジ５１２に非常に近く、（例えばガイド５０４を軌道Ｔに沿ってフランジ５１２と手術部位Ｓとの両方に向けて動かすことによって）フランジ５１２が反対方向からチャネル４９４に入ることができないように配置される。上述したようにインパクタアセンブリ５０２の他の構成が企図されているが、一方向のみからチャネル４９４に入るようにインパクタアセンブリ５０２を構成することにより、図２２Ａ〜２４Ｄに示される実施形態に関連して述べた特定の概念を他の方法で実装する、あるいは別の様式で構成することが可能になり得ることを理解されたい。非限定的な例として、（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述べたセンサ１５２およびトリガ１５４と同様に）単一のトリガおよびセンサ配置を利用することができることが企図され、エンドエフェクタは、フランジが一方向からのみチャネルに入ることができることを保証するように構成される。他の構成も企図される。
【０１３４】
再び図２２Ａ〜２２Ｈを参照すると、手術ロボット３２は、多くの異なる方法で、ガイド軸Ａ２と軌道Ｔとの初期位置合わせを実現するように、インパクタアセンブリ５０２に向けたガイド５０４の移動を容易にするように構成することができることを理解されたい。例えば、手術ロボット３２は、ロボットアーム３６を操作して、最初にガイド５０４の向きを定めることを容易にし、手術部位Ｓに近づきすぎる前にガイド軸Ａ１が軌道Ｔと平行になるようにし、または、ガイド５０４が手術部位Ｓに向かって動くときにガイド軸Ａ１が軌道Ｔと位置合わせされるようにする。手術ロボット３２はまた、インパクタアセンブリ５０２のシャフト４８６の期待される位置に向けた（例えば、図２２Ａに示される位置に向けた）ガイド５０４の移動を容易にするようにロボットアーム３６を操作するように構成することもできる。いくつかの実施形態では、手術ロボット３２は、外科医がガイド５０４を押すことによってガイド５０４を動かすことができるように構成することができ、触覚フィードバック（例えば引力／反発触覚力）を利用して、とりわけ、仮想物体や境界などに基づいて動きを制御する助けをして、ガイド軸Ａ２を軌道Ｔと位置合わせするように案内することができる。
【０１３５】
さらに、手術ロボット３２は、ガイド軸Ａ２と軌道Ｔとの位置合わせを維持しながら、軌道Ｔに沿ったガイド５０４の移動を容易にするように様々な様式で構成することもできることを理解されたい。例えば、手術ロボット３２は、ロボットアーム３６を操作して、ガイド５０４を軌道Ｔに沿って手術部位Ｓから離れるように動かすのを容易にするとともに、触覚フィードバック（例えば、引力／反発力）を利用して、とりわけ、ガイド基準点ＧＲＰをフランジ基準点ＦＲＰと最初に位置合わせする助けとなり（例えば、図２２Ｅ参照）、および／または嵌入中に位置合わせを維持する助けとなるように構成することができる。マレットで叩く合間に軌道に沿ってガイド５０４を前進させることによって、嵌入中にガイド基準点ＧＲＰとフランジ基準点ＦＲＰとの位置合わせを維持するように手術ロボット３２が構成される特定の実施形態では、手術ロボット３２は、特定の条件が満たされるまで、例えば外科医が入力モジュール６１６の入力ボタン６２２に関与するまで、軌道Ｔに沿った一方向または両方向でのガイド５０４の手動運動を防止するように構成することができ、上記関与の時点で、手術ロボット３２は次いで、軌道Ｔに沿ったガイド５０４の運動を可能にすることができる。ここで、軌道Ｔに沿った運動は、インパクタアセンブリ５０２から適切に取り外すことができる位置（例えば図２２Ｂに示される位置）にガイド５０４が達するまで、ガイド５０４の並進のみに制限することができ（軌道Ｔの周りでのガイド５０４の回転を可能にすることもある）、上記位置に達した時点で、手術ロボット３２は次いで、軌道Ｔから離れる（例えば図２２Ａに示される位置に向かう）ガイド５０４の運動を可能にすることができる。他の構成も企図される。
【０１３６】
エンドエフェクタの第４の実施形態が、概して図２５Ａ〜２８Ｂに示されている。後の記述から以下で理解されるように、この実施形態は、上述したエンドエフェクタ４０の第１の実施形態と同様の構造および構成要素、ならびに同様の特徴、利点、および機能用途を共有する。したがって、第１の実施形態の構造および構成要素と同じまたはそれらに対応する第４の実施形態の構造および構成要素には、図面および以下の説明において、７００だけ増加した同じ参照番号が与えられる。さらに、第４の実施形態はまた、上述したエンドエフェクタ２４０の第２の実施形態と同様の構造および構成要素、ならびに同様の特徴、利点、および動作上の使用をいくつか共有する。したがって、第２の実施形態の構造および構成要素と同じまたはそれらに対応する第４の実施形態の構造および構成要素には、図面および以下の説明において、５００だけ増加した同じ参照番号が与えられる。さらに、第４の実施形態はまた、上述したエンドエフェクタ４４０の第３の実施形態と同様の構造および構成要素、ならびに同様の特徴、利点、および動作上の使用をいくつか共有する。したがって、第３の実施形態の構造および構成要素と同じまたはそれらに対応する第４の実施形態の構造および構成要素には、図面および以下の説明において、３００だけ増加した同じ参照番号が与えられる。
【０１３７】
エンドエフェクタ７４０の第４の実施形態は、全体として図２５Ａ〜２８Ｂに示され、本明細書で述べて図示する他の実施形態と同様である。エンドエフェクタ７４０の第４の実施形態と他の実施形態との具体的な相違を以下で詳細に述べるが、明瞭性、一貫性、および簡潔性のために、実施形態間で共通の構造および構成要素の大部分は以下で再び導入または再び説明しない。したがって、以下に特に示さない限り、上述した他の実施形態の説明は、制限なく、エンドエフェクタ７４０の第４の実施形態に関して参照により組み込む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７４０の第４の実施形態の様々な態様を、本開示の他の実施形態にも適用することができることを理解されたい。
【０１３８】
ここで図２５Ａを参照すると、エンドエフェクタ７４０の第４の実施形態のインパクタアセンブリ８０２とガイド８０４とは、互いに離間されて示されている。ここで、インパクタアセンブリ８０２は、例えば、図１６Ａ〜１６Ｂに示される第３の実施形態に関連して上述したインパクタアセンブリ５０２と同一である。以下でより詳細に述べるように、この実施形態ではガイド８０４は異なる様式で構成されるが、ガイド８０４をインパクタアセンブリ８０２と係合させる全般的なプロセスは同様である。ここでも、ガイド８０４は同様に、インパクタアセンブリ８０２のシャフト７８６が開口部７９６を通過してチャネル７９４に入ることができるように構成され（図２５Ｂ参照）、次いで、ガイド８０４をフランジ８１２に向かって（例えば、軌道Ｔに沿って手術部位Ｓから離れるように）動かして、インパクタ係合面７８８をガイド係合面７９８に当接させることができ（図２５Ｃ参照）、ここで、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔとの軸線Ａ１、Ａ２の位置合わせはリミッタ８００によって行われる。ここでも、ガイド８０４の動きを制御するように手術ロボット３２がどのように構成されるかに応じて、ガイド８０４とインパクタアセンブリ８０２との相対回転は、一般に、ロボットアーム３６の１つまたは複数の関節を制御し、それでも軌道Ｔとのガイド軸Ａ２の位置合わせを維持することなどによって実施することができる（図２５Ｄ参照、図２５Ｃと比較）。
【０１３９】
ここで図２６Ａ〜２６Ｂを参照すると、エンドエフェクタ７４０の第４の実施形態に関連して示されるガイド８０４は、固定具８７４によって互いに固定された第１および第２の本体構成要素１０００、１００２によって画定される異なる構成の本体７９２を備える。それにもかかわらず、本体７９２は、マウント７９０（詳細には図示せず）に動作可能に取り付けられて、手術ロボット３２（図１参照）の連結部３８への着脱可能な取付けを容易にする。この実施形態では、第１および第２の本体構成要素１０００、１００２が協働して開口部７９６を画定するが、コイルアセンブリ１００４は、一般に、以下でより詳細に述べるチャネル７９４、ガイド係合面７９８、およびリミッタ８００を含む（あるいはそれらの大部分を画定する）。
【０１４０】
図２６Ｂに示されるように、本体構成要素１０００、１００２はそれぞれ、ポケット８７８の一部分を画定し、ポケット８７８は、この実施形態では、同様にセンササブアセンブリ９１２および入力モジュール９１６を収容し、コイルアセンブリ１００４も収容する。詳細には示されていないが、入力モジュール９１６は、同様に入力フレーム９２０を備え、入力フレーム９２０は、入力ボタン９２２を支持し、固定具８７４を介してガイド８０４の第１の本体構成要素１０００に固定され、外科医による作動に応答して入力センサ８５２Ｉに係合するように配置される。入力センサ８５２Ｉは、同様にセンサハウジング９１８に結合され、センサハウジング９１８は、固定具８７４を介してガイド８０４の第２の本体構成要素１００２に固定される。この実施形態では、回路基板１００６もセンサハウジング９１８に結合され、以下でより詳細に説明するようにコイルアセンブリ１００４に配線接続されたセンサコントローラ１００８を支持し、また、手術システム３０の様々な構成要素（例えば、ロボットコントローラ５２やナビゲーションコントローラ５４など）と通信するように配設することもできる（例えば有線または無線電気通信）。いくつかの実施形態では、センサコントローラ１００８は、他の位置に配設されてもよく、手術システム３０の他の部品によって実現されてもよい。
【０１４１】
この実施形態では、コイルアセンブリ１００４は、第１および第２の軸方向チャネル端部７９４Ａ、７９４Ｂ間のフランジ８１２の相対位置を検知するように構成されたセンサ８５２を画定する。この目的で、コイルアセンブリ１００４は、以下でより詳細に述べるように、チャネル７９４に隣接するガイド８０４に結合される線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）コイルアセンブリ１００４として実現される。後の記述から以下で理解されるように、ＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４の様々な構成が、本開示によって企図される。より具体的には、１つのスタイルのＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４が図２６Ａ〜２７Ｂに示され、別のスタイルのＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４が図２８Ａ〜２８Ｂに示されている。図２６Ａ〜２８Ｂに示されているＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４は同様であるので、図面および以下の説明では、各スタイルに共通の構造および構成要素を表すために同じ参照番号が使用され、特定の相違を詳細に述べ、追加の参照番号で識別する。ここで、図２６Ａ〜２９Ｂに示されるＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４はそれぞれ、一般に、送信コイル１０１４、近位受信コイル１０１６、および遠位受信コイル１０１８を有するコイル構成１０１２を支持するコイルフレーム１０１０を備え、それらのコイルそれぞれを以下で詳細に述べる。
【０１４２】
図２６Ｂを引き続き参照すると、この第４の実施形態では、ポケット８７８は、第１および第２の本体構成要素１０００、１００２が一体に固定されるときにＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４を中にしっかりと収容するように形作られて配置されている。ポケット８７８はまた、コイル構成１０１２と回路基板１００６との間に延びるワイヤハーネス１０２０（総称的に示されている）を収容するように構成される（例えば、複数のワイヤがセンサコントローラ１００８と通信する）。
【０１４３】
ＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４のコイルフレーム１０１０は、フィンガ８３６のフィンガ端部８３８に隣接する第１および第２の本体構成要素１０００、１００２によって画定されるチャネル７９４の部分と相補的なプロファイルを有する。言い換えると、コイルフレーム１０１０は、第１および第２の本体構成要素１０００、１００２によって画定される第１および第２の軸方向チャネル端部７９４Ａ、７９４Ｂに隣接してそれぞれ配置された両側の第１および第２のフレーム端部１０１０Ａ、１０１０Ｂの間でガイド軸Ａ２に沿って垂直方向に延びる略Ｃ字形のプロファイルを有する。
【０１４４】
上述したように、コイルフレーム１０１０は、同様に連続的であり略円筒形のＣ字形プロファイルを有するチャネル７９４の少なくとも一部（例えば、第１および第２のフレーム端部１０１０Ａ、１０１０Ｂの間に延びる部分）を画定する。したがって、コイルフレーム１０１０はまた、共通の半径８４２でガイド軸Ａ２から離間されたガイド係合面７９８の部分を画定する。さらに、例示されるコイルフレーム１０１０はまた、リミッタ８００の一部（例えばフィンガ８３６の一部）を画定し、ここでも共通の半径８４２でガイド軸Ａ２から離間されている円弧状表面８４０の少なくとも一部を含む（図２７Ａ参照。詳細には図示せず）。しかし、この実施形態では、コイルフレーム１０１０によって画定されるリミッタ８００のフィンガ８３６の部分は、フィンガ端部８３８を画定せず、以下でより詳細に述べるように、開口部７９６を画定しない。そうではなく、第１および第２の本体構成要素１０００、１００２のフィンガ端部８３８が、ガイド８０４の開口部７９６を画定する。他方、コイルフレーム１０１０によって画定されるリミッタ８００のフィンガ８３６の部分はそれぞれ、それぞれのフレームフィンガ端部１０２２を備え、フレームフィンガ端部１０２２は、互いに離間されて、例示実施形態において第１および第２の本体構成要素１０００、１００２によって画定される開口部７９６よりも広いフレーム開口部１０２４を画定する。しかし、他の構成も企図されることを理解されたい。
【０１４５】
例示実施形態では、コイルフレーム１０１０は様々なスロットを画定し、スロットは、とりわけ、コイル構成１０１２を支持し、コイル１０１４、１０１６、１０１８の形状および配置を概して画定する。スロットの他の構成も本開示によって企図されるが、図２７Ａ〜２８Ｂに示されるコイルフレーム１０１０はそれぞれ、一般に、第１の近位受信巻線スロット１０２６、第２の近位受信巻線スロット１０２８、第１の遠位受信巻線スロット１０３０、第２の遠位受信巻線スロット１０３２、第１の送信巻線スロット１０３４、第２の送信巻線スロット１０３６、アクセスルーティングスロット１０３８、第１の連係スロット１０４０、および第２の連係スロット１０４２を画定する。図２８Ａ〜２８Ｂに示されるコイルフレーム１０１０は、第３の連係スロット１０４４および第４の連係スロット１０４６も画定する。
【０１４６】
巻線スロット１０２６、１０２８、１０３０、１０３２、１０３４、１０３８はそれぞれ、（例えばガイド軸Ａ２に沿って）第１および第２のフレーム端部１０１０Ａ、１０１０Ｂ間で垂直方向で互いに離間された円弧状凹部としてコイルフレーム１０１０に形成されて、コイル１０１４、１０１６、１０１８を互いに分離する。アクセスルーティングスロット１０３８は、巻線スロット１０２６、１０２８、１０３０、１０３２、１０３４、１０３８のそれぞれを通って（例えば連通して）延びる第１および第２のフレーム端部１０１０Ａ、１０１０Ｂ間のコイルフレーム１０１０に形成される。詳細には図示しないが、アクセスルーティングスロット１０３８は、とりわけ、回路基板１００６へのコイル１０１４、１０１６、１０１８の端部を（例えばワイヤハーネス１０２０を介して）のルーティングを容易にするために設けることができる。第１および第２の連係スロット１０４０、１０４２は、巻線スロット１０２６、１０２８、１０３０、１０３２、１０３４、１０３８のそれぞれを通って（例えば連通して）延びる。図２８に示されるように、第３および第４の連係スロット１０４４、１０４６はまた、第１および第２のフレーム端部１０１０Ａ、１０１０Ｂ間でコイルフレーム１０１０に形成されるが、第１および第２の送信巻線スロット１０３４、１０３６のみを通って（例えば連通して）延びる（図２７Ａと２８Ａを比較）。これは、以下でより詳細に述べるように、とりわけ、互いに対する、およびフレームフィンガ端部１０２２に対する連係スロット１０４０、１０４２、１０４４、１０４６の近接性に基づく。例示実施形態では、連係スロット１０４０、１０４２、１０４４、１０４６は、巻線スロット１０２６、１０２８、１０３０、１０３２、１０３４、１０３８に隣接する（あるいはそれらの一部として形成される）フック１０４８も画定する。以下のコイル１０１４、１０１６、１０１８の後続の説明から理解されるように、フック１０４８は、コイル１０１４、１０１６、１０１８の適切な構成（およびそれらの間隔）を保証するために、様々なスロット内へのワイヤのルーティング、巻き付ける、あるいは形成を容易にするように提供することができる。
【０１４７】
コイル１０１４、１０１６、１０１８は、図面を通して例示の目的で一般的に描かれているが、各コイル１０１４、１０１６、１０１８は一般に、以下でより詳細に述べるように、特定の巻線スロット１０２６、１０２８、１０３０、１０３２、１０３４、１０３８および連係スロット１０４０、１０４２、１０４４、１０４６を通して所定の様式でループ状に巻かれているそれぞれのワイヤを備えることを理解されたい。当業者は、コイル１０１４、１０１６、１０１８が、例えば様々なサイズであり、様々なループ量で巻き付けられるワイヤを備えることができることを理解されたい。図２７Ｂおよび２８Ｂに最も良く示されているように、コイル１０１４、１０１６、１０１８はそれぞれ、一般に、それぞれの近位コイル部分１０５０、遠位コイル部分１０５２、第１の連係部分１０５４、および第２の連係部分１０５６を備え、それらの部分それぞれが、連続するワイヤループまたは巻線の「セグメント」を表す。
【０１４８】
ここで、図２７Ａ〜２７Ｂに示されるＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４を参照すると、この実施形態では、コイル構成１０１２は、近位受信コイル１０１６が第１のフレーム端部１０１０Ａに隣接して配設され、遠位受信コイル１０１８が第２のフレーム端部１０１０Ｂに隣接して配置され、送信コイル１０４が受信コイル１０１８の間で垂直方向に配置されるように構成される。したがって、図２７Ａに示されるコイルフレーム１０１０は、第１の近位受信巻線スロット１０２６が第１のフレーム端部１０１０Ａに最も近く、その後、第２の近位受信巻線スロット１０２８、第１の送信巻線スロット１０３４、第２の送信巻線スロット１０３６、第１の遠位受信巻線スロット１０３０、および第２の遠位受信巻線スロット１０３２と続くように画定される。
【０１４９】
したがって、図２７Ａ〜２７Ｂに示されているコイル構成１０１２に関して、近位受信コイル１０１６は、例えば、第１の近位受信巻線スロット１０２６、第１の連係スロット１０４０、第２の近位受信巻線スロット１０２８、第２の連係スロット１０４２に沿って、第１の近位受信巻線スロット１０２６に戻るループに巻かれ；送信コイル１０１４は、例えば、第１の送信巻線スロット１０３４、第１の連係スロット１０４０、第２の送信巻線スロット１０３６、第２の連係スロット１０４２に沿って、第１の送信巻線スロット１０３４に戻るループに巻かれ；遠位受信コイル１０１８は、例えば、第１の遠位受信巻線スロット１０３０、第１の連係スロット１０４０、第２の遠位受信巻線スロット１０３２、第２の連係スロット１０４２に沿って、第１の遠位受信巻線スロット１０３０に戻るループに巻かれる。このように構成されるとき、図２７Ａ〜２７Ｂに示されるコイル構成１０１２は、コイル１０１４、１０１６、１０１８のそれぞれについて実質的に同様の近位コイル部分１０５０、ならびにコイル１０１４、１０１６、１０１８のそれぞれについて実質的に同様の遠位コイル部分１０５２を備え、遠位コイル部分１０５２も近位コイル部分１０５０と実質的に同様である。ここでも、送信コイル１０１４の第１および第２の連係部分１０５４、１０５６は互いに実質的に同様であるが、受信コイル１０１６、１０１８の第１および第２の連係部分１０５４、１０５６とは異なる。より具体的には、近位受信コイル１０１６の第１の連係部分１０５４は、その第２の連係部分１０５６、ならびに遠位受信コイル１０１６の第１および第２の連係部分１０５４、１０５６の両方と実質的に同様である。
【０１５０】
ここで図２７Ｂを参照すると、この実施形態では、送信コイル１０１４は、受信コイル１０１６、１０１８の間に実質的に等距離に配置される。ここで、受信コイル１０１６、１０１８は、互いに実質的に同一の構成であるが、送信コイル１０１４とは異なる。より具体的には、送信コイル１０１４のコイル部分１０５０、１０５２は、受信コイル１０１６、１０１８のコイル部分１０５０、１０５２よりもガイド軸Ａ２に沿って互いに離して離間されている。言い換えると、送信コイル１０１４の連係部分１０５４、１０５６は、受信コイル１０１６、１０１８の連係部分１０５４、１０５６よりも大きい。上述したように、この例示的な実施形態では、コイル１０１４、１０１６、１０１８のそれぞれに関する近位および遠位コイル部分１０５０、１０５２は、それらがすべてガイド軸Ａ２の周りで（例えば第１および第２の連係スロット１０４０、１０４２に延びる）開口部７９６に向けて延びる円弧状プロファイルを備えるという点で互いに実質的に同様である。
【０１５１】
ここで図２８Ａ〜２８Ｂに示されるＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４を参照すると、この実施形態では、コイル構成１０１２は、送信コイル１０１４が第１のフレーム端部１０１０Ａならびに第２のフレーム端部１０１０Ｂに隣接して配設されるように構成され、受信コイル１０１６、１０１８は、送信コイル１０１４の「内部」に配置され、近位受信コイル１０１６は、第２のフレーム端部１０１０Ｂよりも第１のフレーム端部１０１０Ａの近く配置され、遠位受信コイル１０１８は、第１のフレーム端部１０１０Ａよりも第２のフレーム端部１０１０Ｂの近くに配置される。したがって、図２８Ａに示されるコイルフレーム１０１０は、第１の送信巻線スロット１０３４が第１のフレーム端部１０１０Ａに最も近く、その後、第１の近位受信巻線スロット１０２６、第２の近位受信巻線スロット１０２８、第１の遠位受信巻線スロット１０３０、第２の遠位受信巻線スロット１０３２、および第２の送信巻線スロット１０３６と続くように画定される。
【０１５２】
したがって、図２８Ａ〜２８Ｂに示されているコイル構成１０１２に関して、近位受信コイル１０１６は、例えば、第１の近位受信巻線スロット１０２６、第１の連係スロット１０４０、第２の近位受信巻線スロット１０２８、第２の連係スロット１０４２に沿って、第１の近位受信巻線スロット１０２６に戻るループに巻かれ；送信コイル１０１４は、例えば、第１の送信巻線スロット１０３４、第３の連係スロット１０４４、第２の送信巻線スロット１０３６、第４の連係スロット１０４６に沿って、第１の送信巻線スロット１０３４に戻るループに巻かれ；遠位受信コイル１０１８は、例えば、第１の遠位受信巻線スロット１０３０、第１の連係スロット１０４０、第２の遠位受信巻線スロット１０３２、第２の連係スロット１０４２に沿って、第１の遠位受信巻線スロット１０３０に戻るループに巻かれる。
【０１５３】
このように構成されるとき、図２８Ａ〜２８Ｂに示されるコイル構成１０１２は、受信コイル１０１６、１０１８のそれぞれについて実質的に同様の近位コイル部分１０５０、ならびに受信コイル１０１６、１０１８のそれぞれについて実質的に同様の遠位コイル部分１０５２を備え、遠位コイル部分１０５２も受信コイル１０１６、１０１８の近位コイル部分１０５０と実質的に同様である。さらに、送信コイル１０１４の近位コイル部分１０５０は、送信コイル１０１４の遠位コイル部分１０５２と実質的に同様であるが、この実施形態では、送信コイル１０１４のコイル部分１０５０、１０５２は、受信コイル１０１６、１０１８のコイル部分１０５２とは異なる。ここでも、送信コイル１０１４の第１および第２の連係部分１０５４、１０５６は互いに実質的に同様であるが、受信コイル１０１６、１０１８の第１および第２の連係部分１０５４、１０５６とは異なる。より具体的には、近位受信コイル１０１６の第１の連係部分１０５４は、その第２の連係部分１０５６、ならびに遠位受信コイル１０１６の第１および第２の連係部分１０５４、１０５６の両方と実質的に同様である。
【０１５４】
ここで図２８Ｂを参照すると、この実施形態では、送信コイル１０１４は、受信コイル１０１６、１０１８が送信コイル１０１４の「内部」に互いに実質的に等距離に離間されて配置されるように構成される。ここで、近位送信コイル１０１６の近位コイル部分１０５０は、遠位受信コイル１０１８の遠位コイル部分１０５２が送信コイル１０１４の遠位コイル部分１０５２から離間されるのと実質的に同じ様式で、送信コイル１０１４の近位コイル部分１０５０から離間される。ここでも、受信コイル１０１６、１０１８は、互いに実質的に同一の構成であるが、送信コイル１０１４とは異なる。より具体的には、送信コイル１０１４のコイル部分１０５０、１０５２は、受信コイル１０１６、１０１８のコイル部分１０５０、１０５２よりもガイド軸Ａ２に沿って互いに離して離間されている。言い換えると、送信コイル１０１４の連係部分１０５４、１０５６は、受信コイル１０１６、１０１８の連係部分１０５４、１０５６よりも大きい。しかし、
【０１５５】
この例示的な実施形態では、受信コイル１０１６、１０１８のそれぞれに関する近位および遠位コイル部分１０５０、１０５２は、それらがすべてガイド軸Ａ２の周りで開口部７９６に向かって（例えば第１および第２の連係スロット１０４０、１０４２の間に）延びる円弧状プロファイルを備えるという点で互いに実質的に同様であるが、送信コイル１０１４の近位および遠位コイル部分１０５０、１０５２とは異なる。ここで、送信コイル１０１４の近位および遠位コイル部分１０５０、１０５２は、それらがどちらも、ガイド軸Ａ２の周りで開口部７９６に向かって（例えば第３と第４の連係スロット１０４４、１０４６間に）延びる円弧状プロファイルを備えるという点で、互いに実質的に同様である。しかし、第３および第４の連係スロット１０４４、１０４６が第１および第２の連係スロット１０４０、１０４２に対してどのように配置されるかにより、送信コイル１０１４の近位および遠位コイル部分１０５０、１０５２は、受信コイル１０１６、１０１８の近位および遠位コイル部分１０５０、１０５２よりも開口部７９６に向かって延びる。
【０１５６】
一般に、図２５Ａ２８Ｂを参照すると、当業者は、本明細書で述べて図示したＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４のコイルアセンブリ１０１４、１０１６、１０１８が、ガイド軸Ａ２の周りで、ガイド軸Ａ２に対して垂直に見たときに円弧状プロファイルを有する開口部７９６に向けて延びるように形作られて配置されていることを理解されたい。言い換えると、コイル部分１０５０、１０５２は、それぞれ円弧状（例えば、一般的にＣ字形および／またはＵ字形）であり、開口部７９６を妨害または横断することなくガイド軸Ａ２を囲むように配置される。さらに、コイル１０１４、１０１６、１０１８のそれぞれの連係部分１０５４、１０５６は、それらのそれぞれのコイル部分１０５０、１０５２の間に延びるように形作られて配置され、例示目的でのみ、略円筒形プロファイルを有するものとして示されている。ここで、コイル１０１４、１０１６、１０１８を画定するループ状ワイヤは、ワイヤがループ状にされる、巻かれる、あるいはコイル１０１４、１０１６、１０１８を形成するように配置されるときに、様々な湾曲したプロファイルを画定することができることを理解されたい。したがって、コイル１０１４、１０１６、１０１８は、本開示と一貫性のあるいくつかの異なる方法で構成することができることを理解されたい。
【０１５７】
コイル１０１４、１０１６、１０１８の特定の構成および配置に関係なく、ＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４は、ガイド８０４のチャネル７９４内のインパクタアセンブリ８０２の有無の判断を容易にするように構成される。より具体的には、ＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４は、チャネル７９４の第１および第２の軸方向チャネル端部７９４Ａ、７９４Ｂ間のフランジ８１２の相対軸方向位置を検知するように構成される。この目的で、センサコントローラ１００８は、一般に、コイル１０１４、１０１６、１０１８のそれぞれと電気通信するように配設され、送信コイル１０１４への送信信号（例えば交流）を生成（あるいは通信）するように構成されることがあり、電磁場を生成し、電磁場は、受信コイル１０１６、１０１８に電圧を誘発して、センサコントローラ１００８によって監視することができる受信信号（例えば、受信コイル１０１６、１０１８にわたる差分電圧）を生成する。上述したことは例示的な例であり、他の構成も企図されることを理解されたい。非限定的な例として、手術システム３０のいくつかの異なる構成要素を利用して、送信信号を生成する、および／または受信信号を監視することができる。
【０１５８】
受信コイル１０１６、１０１８がどのように配置（例えば、ガイド基準点ＧＲＰに対して同様に）および構成（例えば、同じ数の巻線を有し、互いに直列に配線されている）されているかにより、それぞれ受信コイル１０１６、１０１８に誘導される電圧は、強磁性物体が受信コイル１０１６、１０１８間に等距離に配置されるときに相殺するが、その強磁性物体が一方の受信コイルから離れて他方に向かって動くときに変化する。ここで、例えば、インパクタアセンブリ８０２のフランジ８１２は、強磁性材料から製造することができ（または図示しない強磁性インサートを備えることができ）、フランジ基準点ＦＲＰがガイド基準点ＧＲＰと一致するときに送信コイル１０１４を介して受信コイル１０１６、１０１８に誘導される電圧が打ち消されるように形作って配置することができる。しかし、ガイド８０４とインパクタアセンブリ８０２との相対運動は、必然的に、フランジ基準点ＦＲＰをガイド基準点ＧＲＰとの一致した位置合わせから外す。ここで、フランジ８１２が近位受信コイル１０１６から離れて遠位受信コイル１０１８に向かって動く場合、受信信号は、それに応答して、フランジ８１２の位置の変化と相関するように変化する。同様に、フランジ８１２が遠位受信コイル１０１８から離れて近位受信コイル１０１６に向かって動く場合、受信信号は、それに応答して、フランジ８１２の位置の変化に相関するように変化するが、受信信号は位相が逆である。言い換えると、受信信号の振幅を使用して、フランジ基準点ＦＲＰがガイド基準点ＧＲＰからどれだけ動いて離れたかを検知することができ、（例えば送信信号の位相と比較した）受信信号の位相を使用して、フランジ基準点ＦＲＰがガイド基準点ＧＲＰからどの方向に動いているかを検知することができる。したがって、ＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４を利用して、エンドエフェクタ４４０の第３の実施形態に関連して上述したものと同様に、第１および第２の軸方向チャネル端部７９４Ａ、７９４Ｂ間のフランジ８１２の相対軸方向位置を検知することができる。
【０１５９】
本開示はまた、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔに沿って手術部位ＳでプロテーゼＰを嵌入する方法を対象とする。この方法は、様々なステップを含み、ヘッド１０６、３０６、５０６、８０６と、インターフェース８４、２８４、４８４、７８４と、ヘッド１０６、３０６、５０６、８０６とインターフェース８４、２８４、４８４、７８４との間でインパクタ軸Ａ１に沿って延びるシャフト８６、２８６、４８６、７８６と、インパクタ係合面８８、２８８、４８８、７８８とを有するインパクタアセンブリ１０２、３０２、５０２、８０２を提供することを含む。この方法はまた、プロテーゼＰをインパクタアセンブリ１０２、３０２、５０２、８０２のインターフェース８４、２８４、４８４、７８４に取り付けるステップと、マウント９０、２９０、４９０、７９０を有するガイド１０４、３０４、５０４、８０４、ガイド軸Ａ２に沿って延びて開口部９６、２９６、４９６、７９６を画定するチャネル９４、２９４、４９４、７９４、ガイド係合面９８、２９８、４９８、７９８、およびリミッタ１００、３００、５００、８００を提供するステップとを含む。
【０１６０】
この方法は、ガイド１０４、３０４、５０４、８０４のマウント９０、２９０、４９０、７９０を手術ロボット３２に取り付けるステップと、手術ロボット３２によって維持される軌道Ｔに対してガイド１０４、３０４、５０４、８０４を位置合わせするおよび／または動かすステップとをさらに含む。この方法はまた、インパクタアセンブリ１０２、３０２、５０２、８０２を位置決めしてプロテーゼＰを手術部位Ｓに配置するステップと、インパクタアセンブリ１０２、３０２、５０２、８０２を関節運動させてシャフト８６、２８６、４８６、７８６を、ガイド１０４、３０４、５０４、８０４の開口部９６、２９６、４９６、７９６を通してチャネル９４、２９４、４９４、７９４に向けて動かすステップと、インパクタアセンブリ１０２、３０２、５０２、８０２のインパクタ係合面８８、２８８、４８８、７８８をガイド１０４、３０４、５０４、８０４のガイド係合面９８、２９８、４９８、７９８に当接させて、インパクタ軸Ａ１をガイド軸Ａ２と位置合わせするステップとを含む。さらに、この方法は、インパクタアセンブリ１０２、３０２、５０２、８０２に対してガイド１０４、３０４、５０４、８０４のリミッタ１００、３００、５００、８００を動かして、インパクタ係合面８８、２８８、４８８、７８８がガイド係合面９８、２９８、４９８、７９８に当接した状態で軌道Ｔに沿った軸線Ａ１、Ａ２の同軸位置合わせを維持し、インパクタアセンブリ１０２、３０２、５０２、８０２のヘッド１０６、３０６、５０６、８０６に嵌込力Ｆを加えて、手術部位ＳでプロテーゼＰを嵌入するステップを含む。
【０１６１】
上述した方法では、いくつかのステップは、とりわけ、エンドエフェクタ４０、２４０、４４０、７４０の特定の構成に基づいて、順序および／または定義が異なることがあることを理解されたい。非限定的な例として、本明細書で述べるエンドエフェクタ４０の第１の実施形態に関して、インパクタ係合面８８をガイド係合面９８に当接させ、リミッタ１００を動かすステップは、ガイド１０４を軌道Ｔに沿ってプロテーゼＰから離れるように動かして、フランジ１１２をチャネル９４の第１の軸方向チャネル端部９４Ａと当接させ、フランジ１１２が第１および第２の軸方向チャネル端部９４Ａ、９４Ｂ間でチャネル９４内部に位置決めされるまで軌道Ｔに沿ってガイド１０４を動かし続けることとしてさらに定義することができる。他方、これらの同じステップは、本明細書で述べるエンドエフェクタ２４０の第２の実施形態に関して異なる形で定義することができ、例えば、手術部位Ｓに隣接してインパクタアセンブリ３０２を枢動させ、開口部２９６を横切るようにシャフト２８６を動かしてラッチ３６４のカム部分３８４と係合させて、シャフト２８６をガイド係合面２９８と保持面３８２との両方に当接させることによって定義することができる。ここで、シャフト２８６とラッチ３６４との接触により、リミッタ３００がインパクタアセンブリ３０２に対して動き、ラッチ３６４が順次に第１のラッチ位置３６４Ａから（シャフト２８６がカム部分３８４に接触し始めるとき）、第２のラッチ位置３６４Ｂへ動き（シャフト２８６が開口部２９６を通過するとき）、さらに第１のラッチ位置３６４Ａに戻る（付勢要素３８０からラッチ３６４に及ぼされる力に応答して）ことを理解されたい。それにもかかわらず、他の構成も企図されることを理解されたい。
【０１６２】
このようにして、本明細書で述べた方法、手術システム３０、およびエンドエフェクタ４０、２４０、４４０、７４０は、多数の外科技法および手順を実施するために使用される手術ロボット３２に関連して大きな利点を提供する。特に、エンドエフェクタ４０、２４０、４４０、７４０によって提供される位置合わせおよび着脱可能な取付けにより、外科医は、軌道Ｔを設定し、プロテーゼＰを手術部位Ｓに接近させ、ロボットアーム３６を軌道Ｔから動かして外す必要は必ずしもなく、また患者の身体Ｂおよび／または手術部位Ｓ自体の大きな操作も必要としない。さらに、センサ１５２、３５２、５５２、８５２、ならびにエンドエフェクタ４０、２４０、４４０、７４０および／または手術システム３０の実施形態の他の構成要素（限定はしないがロボット制御システム４８、ナビゲーションシステム５０、センササブアセンブリ６１２、９１２、フォロワサブアセンブリ６１４、およびＬＶＤＴコイルアセンブリ１００４を含む）の様々な配置を利用して、いくつかの異なる方法でガイド基準点ＧＲＰとフランジ基準点ＦＲＰとの位置合わせの維持を容易にすることができる。さらに、本開示の様々な態様を採用して、チャネル９４、２９４、４９４、７９４に沿った、フランジ１１２、３１２、５１２、８１２、またはインパクタアセンブリ１０２、３０２、５０２、８０２の別の部分の相対軸方向位置の検知を容易にすることができ、これを利用して、トラッカ６０がインパクタアセンブリ１０２、３０２、５０２、８０２に結合されることを必要とせずに、手術部位Ｓに対するプロテーゼＰの位置を監視することができる。
【０１６３】
さらに、本明細書で述べるガイド１０４、３０４、５０４、８０４およびインパクタアセンブリ１０２、３０２、５０２、８０２の様々な態様は、プロテーゼの嵌入を含む手順に関して大きな利点を提供するが、当業者は、エンドエフェクタ４０、２４０、４４０、７４０によって提供される位置合わせおよび着脱可能な取付けの利点が、いくつかの異なるタイプのプロテーゼＰ、手術ツール、器具、ワークピースなどの位置決め、案内、制御、監視、および／または動きの制限を行うために、広範な手術処置および様々なタイプの手術器具、ツールなどに関して有益であり得ることを理解されたい。
【０１６４】
当業者は、本明細書で述べて図示した実施形態の態様を交換、あるいは複合することができることを理解されよう。
【０１６５】
「含む」という用語は、「備える」という用語と同義であることをさらに理解されたい。さらに、本明細書では、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、明確性および一貫性の非限定的な例示目的で、特定の構造的特徴部および構成要素を区別するために使用されることを理解されたい。
【０１６６】
前述の説明でいくつかの構成を論じてきた。しかし、本明細書で論じられる構成は、網羅的であることも、本発明を特定の形態に限定することも意図されていない。使用してきた用語は、限定ではなく、説明のための言葉としての性質を持つことが意図されている。上述した教示に照らして多くの修正および変更が可能であり、本発明は、具体的に述べたものとは別の方法で実施することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
2021511866.tif 000020
【図９Ｈ】
2021511866.tif 000021
【図９Ｉ】
2021511866.tif 000022
【図９Ｊ】
2021511866.tif 000023
【図９Ｋ】
2021511866.tif 000024
【図９Ｌ】
2021511866.tif 000025
【図９Ｍ】
2021511866.tif 000026
【図９Ｎ】
2021511866.tif 000027
【図１０】
2021511866.tif 000028
【図１１】
2021511866.tif 000029
【図１２Ａ】
2021511866.tif 000030
【図１２Ｂ】
2021511866.tif 000031
【図１３】
2021511866.tif 000032
【図１４】
2021511866.tif 000033
【図１５Ａ】
2021511866.tif 000034
【図１５Ｂ】
2021511866.tif 000035
【図１５Ｃ】
2021511866.tif 000036
【図１６Ａ】
2021511866.tif 000037
【図１６Ｂ】
2021511866.tif 000038
【図１７】
2021511866.tif 000039
【図１８Ａ】
2021511866.tif 000040
【図１８Ｂ】
2021511866.tif 000041
【図１９Ａ】
2021511866.tif 000042
【図１９Ｂ】
2021511866.tif 000043
【図２０】
2021511866.tif 000044
【図２１】
2021511866.tif 000045
【図２２Ａ】
2021511866.tif 000046
【図２２Ｂ】
2021511866.tif 000047
【図２２Ｃ】
2021511866.tif 000048
【図２２Ｄ】
2021511866.tif 000049
【図２２Ｅ】
2021511866.tif 000050
【図２２Ｆ】
2021511866.tif 000051
【図２２Ｇ】
2021511866.tif 000052
【図２２Ｈ】
2021511866.tif 000053
【図２３】
2021511866.tif 000054
【図２４Ａ】
2021511866.tif 000055
【図２４Ｂ】
2021511866.tif 000056
【図２４Ｃ】
2021511866.tif 000057
【図２４Ｄ】
2021511866.tif 000058
【図２５Ａ】
2021511866.tif 000059
【図２５Ｂ】
2021511866.tif 000060
【図２５Ｃ】
2021511866.tif 000061
【図２５Ｄ】
2021511866.tif 000062
【図２６Ａ】
2021511866.tif 000063
【図２６Ｂ】
2021511866.tif 000064
【図２７Ａ】
2021511866.tif 000065
【図２７Ｂ】
2021511866.tif 000066
【図２８Ａ】
2021511866.tif 000067
【図２８Ｂ】
2021511866.tif 000068
【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】
手術ロボットによって維持される軌道に沿って手術部位でプロテーゼを嵌入するためのエンドエフェクタであって、
嵌込力を受けるように配置されたヘッドと、前記プロテーゼに着脱可能に取り付けられるように適合されたインターフェースと、前記ヘッドと前記インターフェースとの間でインパクタ軸に沿って延びるシャフトと、前記ヘッドと前記インターフェースとの間に配設されたインパクタ係合面とを備えるインパクタアセンブリと、
前記手術ロボットに取り付けられるように適合されたガイドであって、ガイド軸に沿って延び、前記インパクタアセンブリの前記シャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定するチャネルと、前記インパクタ係合面に当接するように形作られたガイド係合面と、前記インパクタ係合面と前記ガイド係合面との当接を維持し、前記軸線と前記手術ロボットによって維持される前記軌道との同軸位置合わせを容易にするリミッタとを含むガイドと、
を備える、エンドエフェクタ。
【請求項２】
前記チャネルとの前記インパクタアセンブリの係合を検知するために前記ガイドに結合されたセンサをさらに備え、
前記ガイドの前記チャネルが、第１の軸方向チャネル端部と第２の軸方向チャネル端部との間に延び、
前記センサが、前記第１のチャネル端部と前記第２のチャネル端部との間での前記インパクタアセンブリの相対軸方向位置を検知するようにさらに構成される、
請求項１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３】
前記インパクタアセンブリが、前記シャフトに結合されたフランジをさらに備え、前記フランジが前記インパクタ係合面を画定する、請求項２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４】
前記ガイドに結合され、前記センサと共に配設され、前記インパクタアセンブリとの係合の不在によって画定される延出位置と、前記インパクタアセンブリの前記フランジとの係合によって画定される後退位置との間で動くように構成されるトリガをさらに備え、
前記トリガと前記センサとの間の力変換可能に介挿され、前記延出位置から離れる前記トリガの動きに応答して前記センサに係合するプッシュロッドをさらに備える、請求項３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５】
前記センサが、前記チャネルに隣接する前記ガイドに結合された線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）コイルアセンブリを備え、
前記ＬＶＤＴコイルアセンブリが、前記ガイド軸の周りで前記開口部に向かって延びる円弧状プロファイルを有する少なくとも１つのコイルを含む、請求項３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６】
前記インパクタアセンブリが、前記シャフトに結合されたフランジをさらに含み、前記フランジが前記インパクタ係合面を画定し、
前記インパクタアセンブリの前記シャフトが第１の外周を有し、前記フランジが前記第１の外周よりも大きい第２の外周を有し、
前記ガイドの前記開口部は、前記ガイドが前記フランジと前記インパクタアセンブリの前記インターフェースとの間に軸方向に配向されるとき、前記インパクタアセンブリの前記シャフトが前記開口部を通過できるように設けられ、
前記インパクタアセンブリの前記フランジが、前記インパクタ係合面を画定する略球形プロファイルを有する、請求項５に記載のエンドエフェクタ。
【請求項７】
前記リミッタは、前記ガイド係合面が前記インパクタ係合面に当接したときに前記フランジに接触するように配置された１対の円弧状表面を備える、請求項９または１０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８】
前記インパクタアセンブリが、前記フランジと前記インターフェースとの間で軸方向に配置されたテーパをさらに備え、前記テーパは、前記シャフトが前記チャネル内に配設された状態で前記ガイドが前記手術部位から離れるように動くときに、前記テーパと前記ガイドとの間で生じる接触に応答して前記フランジと前記シャフトとの間で移行して、前記フランジを前記ガイドの前記チャネルに導く、請求項６または７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９】
前記チャネルが、前記ガイド係合面を画定する略Ｃ字形プロファイルを有し、
前記インパクタアセンブリの前記シャフトが、略円筒形プロファイルを有し、かつ、前記インパクタ係合面を画定する、請求項１〜８の何れか一項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０】
前記ガイドの前記リミッタが、
前記開口部から出る前記インパクタアセンブリの動きを阻止して、前記インパクタ係合面と前記ガイド係合面との当接を維持する、第１のラッチ位置と、
前記開口部を横切る前記インパクタアセンブリの動きを可能にする第２のラッチ位置と
の間で可動であるラッチをさらに備える、請求項９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１１】
前記ラッチが、前記開口部からの前記インパクタアセンブリの前記シャフトの動きを阻止するために、前記第１のラッチ位置で前記ガイドの前記チャネルを少なくとも部分的に横断し、かつ、前記第１のラッチ位置で前記インパクタアセンブリの前記シャフトと係合するように配置された保持面を含む、請求項１０に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１２】
前記リミッタが、前記ラッチと前記ガイドとの間に挿間されて、前記ラッチを前記第１のラッチ位置に向けて付勢する付勢要素をさらに備える、請求項１０〜１１の何れか一項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１３】
前記ラッチがカム部分を備え、前記カム部分が、前記ガイド係合面とは反対側を向き、前記インパクタアセンブリの一部に当接するように配置されて、前記ラッチを前記第２のラッチ位置に動かして、前記インパクタアセンブリの前記シャフトが前記ガイドの前記開口部を通過することを可能にし、前記インパクタ係合面を前記ガイド係合面に当接させるように構成され、かつ、
前記ラッチが、ユーザによって作動されるように構成された解放部を備えて、前記ラッチを前記第１のラッチ位置から前記第２のラッチ位置に動かし、前記インパクタアセンブリの前記シャフトが前記ガイドの前記開口部から出られるように構成されている、請求項１０〜１１の何れか一項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１４】
前記ガイド係合面が、略Ｕ字形プロファイルを有し、
前記インパクタアセンブリの前記シャフトの円筒部分が、前記インパクタ係合面を画定する、請求項１０〜１３の何れか一項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１５】
軌道の方向に延びる開口部によって境界を画されたガイド係合面を画定するＣ字形チャネルを有するガイドを有する手術ロボットによって維持される、前記軌道に沿ってプロテーゼを嵌入するのに使用するためのインパクタアセンブリであって、
嵌込力を受けるように配置されたヘッドと、
前記プロテーゼに着脱可能に取り付けられるように適合されたインターフェースと、
前記ヘッドと前記インターフェースとの間のインパクタ軸に沿って延びるシャフトであって、前記ガイドの前記開口部を通過するように形作られているシャフトと、
前記ヘッドと前記インターフェースとの間で前記シャフトに結合されたフランジであって、前記ガイド係合面に当接して回転可能に係合するように形作られたインパクタ係合面を画定して、前記ガイドに対する前記インパクタアセンブリの回転を同時に可能にし、前記手術ロボットによって維持される前記軌道との前記インパクタ軸の同軸位置合わせを容易にする、フランジと
を備えるインパクタアセンブリ。
【請求項１６】
前記手術ロボットによって維持される軌道に沿ってインパクタアセンブリを支持するように構成された手術ロボットに取り付けられるように適合されたガイドであって、前記インパクタアセンブリが、プロテーゼを嵌入するように適合され、インパクタ係合面と、インパクタ軸に沿って延びるシャフトとを有し、前記ガイドが、
前記手術ロボットに取り付けられるように適合されたマウントと、
チャネルがガイド軸に沿って延びた状態で前記マウントに動作可能に取り付けられる本体であって、前記チャネルが、前記インパクタアセンブリの前記シャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定する、本体と、
前記インパクタ係合面に当接するように形作られたガイド係合面と、
前記ガイド係合面と前記インパクタ係合面との当接を維持し、前記インパクタ軸および前記手術ロボットによって維持される軌道との前記ガイド軸の同軸位置合わせを容易にするリミッタと
を備える、ガイド。
【請求項１７】
手術ロボットによって維持される軌道に沿ってターゲットにワークピースを位置決めするためのエンドエフェクタであって、
近位端と、前記ワークピースに着脱可能に取り付けられるように適合されたインターフェースを有する遠位端と、前記近位端と前記遠位端との間で第１の軸線に沿って延びるシャフトと、前記近位端と前記遠位端との間に配設された第１の係合面とを備える第１のアセンブリと、
前記手術ロボットに取り付けられるように適合されたマウントと、前記マウントに動作可能に取り付けられたガイドであって、第２の軸線に沿って延び、前記第１のアセンブリの前記シャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定するチャネルを備えるガイドと、前記第１の係合面に当接するように形作られた第２の係合面と、前記第１の係合面と前記第２の係合面との当接を維持し、前記手術ロボットによって維持される前記軌道との前記軸線の同軸位置合わせを容易にするリミッタとを備える第２のアセンブリと
を備える、エンドエフェクタ。
【請求項１８】
手術ロボットによって維持される軌道に沿ってターゲットにワークピースを位置決めするためのエンドエフェクタであって、
近位端と、前記ワークピースに着脱可能に取り付けられるように適合されたインターフェースを有する遠位端と、前記近位端と前記遠位端との間で第１の軸線に沿って延びるシャフトと、前記近位端と前記遠位端との間に配置されたフランジであって、第１の係合面を画定するフランジとを備える第１のアセンブリと、
前記手術ロボットに取り付けられるように適合されたマウントと、前記マウントに動作可能に取り付けられたガイドであって、前記第１の係合面に当接するように形作られた第２の係合面を画定するチャネルを備え、前記チャネルが、第１の軸方向チャネル端部と第２の軸方向チャネル端部との間で第２の軸線に沿って延び、前記第１のアセンブリの前記シャフトの一部を受け入れるように配置された開口部を画定する、ガイドと、前記第１の係合面と前記第２の係合面との当接を維持し、前記手術ロボットによって維持される前記軌道との前記軸線の同軸位置合わせを容易にするリミッタと、前記第１のチャネル端部と前記第２のチャネル端部との間で前記フランジの相対軸方向位置を検知するために前記ガイドに結合されるセンサとを備える第２のアセンブリであって、前記センサが、前記ガイド軸の周りで前記開口部に向けて延びる少なくとも１つのコイルを有する線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）コイルアセンブリを備える、第２のアセンブリと
を備える、エンドエフェクタ。
【国際調査報告】
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2021511866.tif 000070
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