(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに取り付けて前記ユーザの前腕のまわりでロールできるようにする微小アクセスツールであって、
フレームであって、前記フレームから遠方に延びるツール軸を有する細長いツールシャフトを含むフレームと、
前記ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、
前記フレームと前記カフの間に第１の軸のまわりの第１の回転自由度があるように、前記フレームと前記カフの間で回転可能に結合された第１のジンバルと、
前記フレームと前記カフの間にあり、前記フレームと前記カフの間に前記ツール軸のまわりのロール回転自由度があるように前記フレーム又は前記第１のジンバルに対して摺動又はロールするように構成された軸受とを備え、
前記カフが前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに、前記ツール軸と前記第１の軸が前記ユーザの手首又は前腕内で交差する、微小アクセスツール。
【請求項２】
前記第１のジンバルと前記軸受が、前記カフと前記フレームの間に任意の順序で連続的に接続された、請求項１に記載のツール。
【請求項３】
前記第１のジンバルが、前記フレームに回転可能に結合され、前記軸受が前記第１のジンバルに摺動可能に結合された、請求項１に記載のツール。
【請求項４】
前記軸受が、前記フレームに摺動可能に結合され、前記第１のジンバルが、前記軸受に回転可能に結合された、請求項１に記載のツール。
【請求項５】
前記フレームと前記カフの間に第２の軸のまわりの第２の回転自由度があるように前記フレームと前記カフの間に回転可能に結合された第２のジンバルを更に備え、前記カフが、前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたとき、前記ツール軸、前記第１の軸及び前記第２の軸が、前記ユーザの手首又は前腕内の点で交差する、請求項１に記載のツール。
【請求項６】
前記カフが、前記第１のジンバルの一部である、請求項１に記載のツール。
【請求項７】
前記カフが、前記第１のジンバル内で取外し可能に取り付けるように構成された、請求項１に記載のツール。
【請求項８】
前記軸受が、前記第１のジンバルの一部である、請求項１に記載のツール。
【請求項９】
前記軸受が、前記ユーザの手首又は前腕に対する前記フレームの連続ロール回転を可能にするように構成された、請求項１に記載のツール。
【請求項１０】
前記軸受が、前記カフのまわりでリング内に延在するスレッドとして構成された平軸受を備えた、請求項１に記載のツール。
【請求項１１】
前記カフが、Ｃ字形部材を備えた、請求項１に記載のツール。
【請求項１２】
前記カフが前記ユーザの腕又は前腕と共に動くように前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構を更に備えた、請求項１に記載のツール。
【請求項１３】
前記カフが前記ユーザの腕又は前腕と共に動くように前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構を更に備え、更に、前記固定機構が、ストラップ、スナップ、ベルト、ラッチアンドフックコネクタ、タイ又はクランプのうちの少なくとも１つを備えた、請求項１に記載のツール。
【請求項１４】
少なくとも１つの自由度を有する入力接続部、又は、少なくとも２つの回転自由度を有する平行運動入力接続部を介して、前記フレームに結合されたハンドルを更に備えた、請求項１に記載のツール。
【請求項１５】
マルチリンクエンドエフェクタ接続部を含む出力接続部を介して前記フレームに結合されたエンドエフェクタを更に備えた、請求項１に記載のツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年４月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／１４７，９９８号（「リモートアクセスツールの為の前腕取り付け装置（ＦＯＲＥＡＲＭ  ＡＴＴＡＣＨＭＥＮＴ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＲＥＭＯＴＥ  ＡＣＣＥＳＳ  ＴＯＯＬＳ）」と題する）、及び２０１５年１０月２日に出願された米国仮特許出願第６２／２３６，８０５号（「リモートアクセスツールの為の前腕取り付け装置（ＦＯＲＥＡＲＭ  ＡＴＴＡＣＨＭＥＮＴ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＲＥＭＯＴＥ  ＡＣＣＥＳＳ  ＴＯＯＬＳ）」と題する）に対する優先権を請求する。
【０００２】
本出願は、２０１６年２月２５日に出願され「回転運動が分離された平行運動機構（ＰＡＲＡＬＬＥＬ  ＫＩＮＥＭＡＴＩＣ  ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ  ＷＩＴＨ  ＤＥＣＯＵＰＬＥＤ  ＲＯＴＡＴＩＯＮＡＬ  ＭＯＴＩＯＮＳ）」と題する米国特許出願第１５／０５４，０６８号に関連し、この米国特許出願第１５／０５４，０６８号は、２０１４年１月２８日に出願され「微小アクセスツール（ＭＩＮＩＭＡＬ  ＡＣＣＥＳＳ  ＴＯＯＬ）」と題する米国特許出願第１４／１６６，５０３号（出願番号ＵＳ−２０１４−０１４２５９５−Ａ１）に対する一部継続出願として優先権を請求し、この米国特許出願第１４／１６６，５０３号は、２００８年４月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／０４４，１６８号に対する優先権を請求する２００９年４月１３日に出願された米国特許出願第１２／９３７，５２３号（現在の特許第８，６６８，７０２号）の継続出願である。これらの特許及び特許出願はそれぞれ、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
参照による組み込み
本明細書で言及される全ての出願及び特許出願は、個々の公開又は特許出願が参照によって具体的且つ個別に示されたかのように、参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【０００４】
本発明は、ツールシャフト軸がユーザの手首の中心を通り、ユーザの手と指の動きが微小アクセスツールの遠位端における動きを個別に制御できるように、微小アクセスツールをユーザの腕（例えば、手首及び／又は前腕）に取り付ける為の装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
例えば特許文献１や特許文献２など、ユーザの手によって制御されうる幾つかの微小アクセスツールが知られている。そのようなデバイスは、フレームと、ハンドルとフレーム間に２つの直交回転を提供する入力接続部と、フレームに接続されたツールシャフトと、ツールシャフとエンドエフェクタ間に２つの直交回転を提供する出力接続部と、入力接続部の２つの直交回転を出力接続部に伝達する手段（伝達システムなど）とを含みうる。これらのデバイスは、きわめて有用であり、細長シャフトの端で出力接続部に接続されたツールのきわめて器用な制御（例えば、関節運動）を可能にできる。一般に、特許文献１に示されたようなデバイスは、典型的には、フレームをユーザの腕に直接固定し、より一般的には、フレームは、典型的には、ユーザの前腕に取り付けられる。特許文献１に教示されたような装置の一例は、図１〜図３に示される。
【０００６】
これらの例では、フレームは、一端でツールシャフトに固定接続され、他端で前腕取付け部材に固定接続された拡張構造でよい。前腕取付け部材は、ベルクロ、ストラップなどを含む様々な手段を使用して前腕と接続する。前腕取り付け機構は、快適且つ確実につながり、即ち抑制し、したがって前腕と前腕取付け部材の間の全てのＤｏＦ（自由度）又は動きを伝達する。更に、快適さを保証する為に多少の相対運動は許容されうる。本明細書で使用されるとき、図４に示されたように、「前腕」は、腕の遠位端（例えば、肘より遠位で手首関節より前）を指すことがある。
【０００７】
この種の機構は、手首と関連付けられた２つの回転ＤｏＦ（ピッチとヨー）と、親指／指と関連付けられた１つの開／閉ＤｏＦを、前腕で可能な４つのＤｏＦ（３つの並進と１つの回転）から分離できる。図５は、前腕における３つの直交並進運動を示す。図６Ａ〜図６Ｃは、前腕のロール回転を示す（回内／回外）。手首関節と関連した残り２つの回転は、後で図７Ａ〜図７Ｂと図８Ａ〜図８Ｂにも示される。図７Ａと図７Ｂは、手首関節のピッチ回転を示す（例えば、橈側偏位と尺側偏位）。図８Ａと図８Ｂは、手首関節のヨー回転を示す（屈曲／伸展）。図９は、前腕及び手首関節と関連した回転運動の追加の説明図を示す。
【０００８】
これらの例では、ＤｏＦが累積的であり、即ち、前腕に可能な４つのＤｏＦがあり、手首関節が別の２つを提供し、したがって、手（掌）には６つのＤｏＦがあることに注意されたい。指／親指と関連した追加ＤｏＦがある。そのようなＤｏＦには、特許文献１で検討された開／閉運動が含まれる。そのようなＤｏＦには、また、後述されるトゥワリング（twirling）やペッキング（pecking）などの他の動きも含まれうる。
【０００９】
特許文献１に記述された前腕取り付け機構は、手首回転及び指／親指閉じ運動と関係なく、前腕での４ＤｏＦ（３つの並進運動）と１つのロール回転を機器シャフト遠位端に伝達する。これは、前腕が、前腕取付け部材によってフレームに取り付けられ、したがって前腕の４つの動きがフレームに伝わり、次にシャフトとシャフトの遠位端に伝わるので達成されうる。別々に、入力接続部は、仮想中心（ＶＣ）機構として構成されてもよく、ユーザの手首関節の２つの回転を取得する為に使用されうる。次に、これらの２つの回転は、入力接続部と出力接続部（エンドエフェクタ関節運動接続部）の共通グラウンド（即ち、フレームとツールシャフト）内に通されたケーブルを含む機械式伝達機構を介して伝達される。特許文献１に記述されたように、伝達システムは、任意の一般的な伝達システムでよく、単にケーブルに基づくものでなくてもよい。
【００１０】
そのような方式は、ユーザの（例えば、外科医の）運動入力からリモートエンドエフェクタの対応出力運動への１対１（１：１）運動マッピングを可能にできる。図１０は、このタイプのシステムにおけるユーザ入力運動のデバイス出力運動へのマッピングを示す。しかしながら、フレームをユーザの前腕にしっかりと取り付け、フレームを前腕の剛性拡張部にすることによって、機器の軸（特にシャフトの軸）が、前腕の軸に対して堅く固定される（又は、調整不能になくなる）。これは、ツールシャフトが特定方向を指さなければならない状況でユーザにとって不快であることが判明し、使用中に前腕に対する別の再調整を必要としうる。機器軸の前腕との剛性又は調整不能な位置合わせは、ユーザの前腕と肩に人間工学的に貢献しないことがある。図１１における１つの例示では（側面図を示す）、２本のほぼ平行な線１１０１及び１１０３（デバイスの軸と前腕の軸）が、前腕カフ取り付け機構が「剛性」か又はロックされているので互いに位置合わせされる。機器／デバイス（例えば、そのシャフト）が、ある用途（例えば、外科的処置）に必要とされうるような特定方向（線１１０５によって示された）を向かなければならない場合は、前腕も同じ延長線になければならず、これは、ユーザの上腕及び肩にとって不快なことがある。これを修正する為に、デバイスを手動で調整して（可能な場合）、ユーザの身体に対する装置の角度を修正しなければならない。使用中に装置の位置合わせを連続的に調整できるデバイスが必要である。本明細書に記述されているように、所定の自由度（他のものを抑制している）を可能にする１つ以上のカップリング接続部を介して身体部分をデバイスのフレームに接続することによって、連続的な調整が可能になりうる。
【００１１】
図１２の平面図で分かるように、他の平面内で類似の制限が生じうる。図１２に示されたように、２本の線１２０１及び１２０３（例えば、デバイスの軸と前腕の軸）は、前腕カフ取り付けが剛性である（又はロックされている）ので、互いに位置合わせされる。幾つかの用途（例えば、外科的処置）によって必要とされるように、機器／デバイス／ツール（例えば、そのシャフト）を、線１２０５で示された方向などの方向に向けなければならない場合、前腕も同じ延長在線になければならなくなり、これは、ユーザにとって不快なことがある。
【００１２】
更に、フレームを前腕にしっかりと取り付けることによって、ユーザの指と関連した特定の動き又はＤｏＦ、特に図１３Ａ〜図１３Ｃと図１４Ａ〜図１４Ｂに示されたトゥワリング運動とペッキング運動を伝える能力が制限されうる。例えば、図１３Ａ〜図１３Ｃは、物体（例えば、ペン）と共にトゥワリング運動をする手を示す。この例では、指／親指がトゥワリング運動をしている間、前腕及び手首関節は動かない。図１４Ａ〜図１４Ｂは、ペッキング運動を示す。ペッキング運動をするとき、指／親指が前進及び後退ペッキング運動をしている間、前腕と手首関節は動かない。指／親指のこれらの動きは、手首関節及び前腕に対して起こりうるが、フレーム（及び、したがってツールシャフト）が前腕にしっかりと取り付けられているとき、そのような運動は、フレーム（例えば、ツールシャフト遠位端を含むツールシャフト）に直接伝達されない。そのような運動は、間接的に取得され伝達されることがあり、例えば特許文献１に記述されようなツールフレームとシャフトに通された伝達システムを使用するとき、２つの手首運動と指／親指の開／閉運動が、取得され、ツールシャフトの遠位端にあるエンドエフェクタの対応する出力運動に伝達される。同様に、指／親指のペッキング運動は、ハンドルとツールフレーム間の類似の運動に変換されることがあり（ユーザが自分の手、指及び親指でハンドルを持ったとき）、ハンドルとツールフレーム間のこの相対運動が、伝達システム（例えば、フレームとツールシャフトの遠位端との間でケーブル又は他の伝達システム）を介して取得され、エンドエフェクタとツールシャフトの遠位端の間の対応運動に伝達されうる。類似の伝達は、トゥワリング運動に関しても同様に考えられうる。しかしながら、ツールフレームが、前腕取付け部材を介して前腕に固定されたときは、手／手首のヨー及びピッチ回転並びに指／親指／手のトゥワリング及びペッキング運動が、ツールシャフト遠位端に直接伝達されない。本明細書で使用されるとき、「直接」伝達は、互いに動く複数の構成要素を含む「伝達システム」を介したものと対立するものとして、幾何学的拡張によって達成されうる伝達を意味する。
【００１３】
本明細書では、前述の問題と目標に取り組みうる方法及び装置について述べる。詳細には、本明細書では、ペッキング運動やトゥワリング運動などの追加運動の直接伝達を可能にしうる、手首及び／又は前腕取り付けデバイス、及び／又はそのような前腕取り付け装置を含むツールやシステムなどの装置について述べる。
【００１４】
本明細書に記述された方法及び装置は、身体部分（例えば、手首及び／又は前腕）とフレーム間の結合を提供し、それにより、身体部分が、フレームの一部分に対して１つ以上の自由度によって運動できるようにすることによって、これらの利点を達成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第８，６６８，７０２号
【特許文献２】米国特許出願第１４／１６６，５０３号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本明細書では、フレーム（例えば、微小アクセスツールのフレーム）と、装置を身体部分に結合する装置の取り付け部分（カフなど）との間に、１つ以上の自由度（ＤｏＦ）を提供するデバイス、システム及びツールを含む装置が開示される。詳細には、本明細書では、ユーザの手首及び／又は前腕がツールのフレームに対する１つ以上の自由度で動くことを可能にする為に、ユーザの手首及び／又は前腕に結合する微小アクセスツールなどのツールが開示される。
【００１７】
本明細書に記述される装置はどれも、ユーザの身体、詳細にはユーザの外肢（腕や脚など）に取り付けられるように構成されうる。詳細には、これらの装置はどれも、ユーザの手首及び／又は前腕などのユーザの腕に取り付けられるように構成されうる。具体的には、本明細書で述べる装置は、ユーザの身体（例えば、手首又は前腕）に取り付けて、ツールが、ユーザの手首、前腕及び／又は上腕を通る（例えば、交差する）ロール軸のまわりにロールできるように構成されうる。ツールのロール軸は、微小アクセスツールの軸でよい。例えば、微小アクセスツールは、フレームの残りの部分から延在する細長部材（ツールシャフトなど）の長さ軸（例えば、遠位から近位）に対応できるツール軸を含みうる。ツールシャフトは、典型的には、直線であるが、屈曲又は湾曲されてもよい。ツール軸は、典型的には、ツールシャフトの遠位端から近位部分まで延在する。
【００１８】
本明細書で述べる装置はどれも、ユーザの身体（例えば腕）に取り付けられたときに、ツール軸のまわりに回転するように構成された微小アクセスツールでよい。そのような装置は、ツールシャフトの遠位端にある遠位エンドエフェクタを操作するときにツールの操作を強化できる。これにより、ユーザの腕における回転をツール軸のまわりのロールに変換でき、ツールシャフトをずらすことなく遠位エンドエフェクタでのロールが可能になる。便宜上、用語「装置（apparatus）」は、デバイス、システム又はツールを指しうる。用語「ツール」、「機器」及び「デバイス」は、本明細書では互換可能に使用されうる。
【００１９】
例えば、本明細書では、一般に、ツール軸を有する細長いツールシャフトを有しているフレームと、ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、カフとフレームの間にツール軸のまわりのロール回転自由度があるようにカフとフレームの間にカップリング接続部とを備え、カフが、ユーザの手首又は前腕に取り付けられたとき、ツール軸がユーザの手首の中心部分を通る、微小アクセスツールが記述される。
【００２０】
本明細書に記述される身体取り付け組立体の多くは、カフに対するツール軸のまわりのフレームの回転（例えば、ロール回転）を可能にできるが、幾つかは、ピッチ、ヨー、又はピッチとヨーだけで回転でき、ロールを許容できないことがある。
【００２１】
本明細書ではフレームの例が記述される。フレームは、一般に、他の構造物が取り付けられ支持される剛性構造物でよい。他の構造物は、制御部（例えば、ハンドルなど）、伝達機構（例えば、ケーブル、プーリ、エンコーダ、ワイヤなど）、アクチュエータ、エンドエフェクタ（例えば、クランプ、捕捉具、ねじ回し、縫合糸通しなど）などを含みうる。フレームは、金属、高分子又は他の材料で形成され、比較的軽量でよい。一般に、本明細書に記述されるフレームは、細長いツールシャフトを含む。ツールシャフトと、実際にはフレームの任意領域は、中空でよく、また他の構成要素を収容し、保護し且つ／又は支持できる。フレームは、その形状及び幾何学形状をユーザの好みと要求に合うように調整し潜在的にロックできるようなものでよい。
【００２２】
カフは、一般に、ユーザの外肢の為のホルダ又はシートを指しうる。カフは、腕（例えば、手首、前腕、上腕など）又は脚（例えば、足首、下腿、上腿など）を収容し保持するように成形されうる。カフは、Ｃ字形（例えば、Ｃ字形断面を有する）を含む管状又は半管状でよい。カフは、取り付けられるユーザの解剖学的構造の一部分に適合するように構成されうる。カフは、身体部分を保持する為の内部装着部分を含みうる。カフは、剛性、柔軟性、可とう性、又は弾性でよい。カフは、フレームに結合された可とう性バンドを含みうる。カフは、装置の別個の部分又は分離可能（例えば、取り外し可能）な部分でもよく、カップリング接続部を含む本明細書に記述された装置の別の部分に一体化され（装置の別の部分の一部を構成し）てもよい。別個型と一体型両方のカフの例は、本明細書でより詳しく記述される。
【００２３】
カップリング接続部は、一般に、２つの剛体（例えば、フレームとカフなど）の間に接続部を形成する機械装置の一部分を接続する為の要素を指す。より詳しく後述されるように、カップリング接続部は、結合される構造物で１つ以上の運動自由度を提供する為に使用されうるカップリング接続部でよい。例えば、カップリング接続部は、ジンバル部材、軸受（例えば、スレッド（sled）などの平軸受、ブッシング、ジャーナル軸受、スリーブ軸受、ライフル銃軸受、玉軸受やころ軸受などの回転要素軸受、宝石軸受、流体軸受、磁気軸受、及び撓み軸受）などを含みうる。
【００２４】
一般に、カフとフレームが、カップリング接続部（例えば、平軸受や回転要素軸受などの軸受）によって結合される微小アクセスツールでは、カップリング接続部は、ツール軸のまわりの回転を許容でき（したがって、ツール軸はロール軸である）、装置は、ツール軸が、ユーザの腕（又は、ユーザの手首や前腕などの他の身体部分）が保持されるカフの部分を常に通るように構成されうる。したがって、ユーザの腕がカフ内に保持され、装置がツールシャフトのまわりで回転されるときでも、ツール軸（ロール軸）は、カフと、カフ内に保持された手首又は前腕などのユーザの身体部分を通る。したがって、これらの装置は、カフなどの装置の取り付け場所とフレームとの間のロール自由度（ＤｏＦ）が、ロール軸向きがカフ内に保持された身体の同一部分と交差する特殊ケースになるように構成される。
【００２５】
これらの装置はどれも、カフとフレームの間のロール自由度（ＤｏＦ）に加えて、カフとフレームの間に、ピッチやヨーなどの付加的な回転ＤｏＦを含む付加的な自由度が含まれうる。例えば、本明細書に記述される微小アクセスツールは、ツール軸を有する細長いツールシャフトが延在するフレームと、ユーザの手首又は前腕に取り付けられて、カフがユーザの手首又は前腕と共に動くように構成されたカフと、カフとフレームの間でツール軸のまわりのロール回転自由度があるようにカフをフレームに結合するカップリング接続部とを有し、カフとフレームが、更に、カフとフレームの間に第２の軸のまわりのピッチ又はヨー回転自由度があるように、第１のカップリング接続部又は第２のカップリング接続部を介して回転可能に結合され、更に、カフがユーザの手首又は前腕に取り付けられたとき、ツール軸が、ユーザの手首の中心部分を通る。一般に、本明細書に記述された微小アクセスツールは、ツールシャフトの端でユーザから遠い物体に作用する為に使用されうるので、リモートアクセスツールと呼ばれうる。本明細書に記述された装置のほとんどは外科用ツールであるが、そのようなものに限定されず、細長いツールシャフトによるエンドエフェクタの遠隔操作が必要とされる、産業用途、家庭用途などを含む非外科的用途に使用されうる。
【００２６】
したがって、これらの装置のどれにおいても、装置は、追加の回転自由度のそれぞれの回転軸がまたカフの領域内の同じ点を通り、それにより、身体部分がカフ内に保持されたときに、そのような回転軸の交点がユーザの身体部分（例えば、手首及び／又は前腕）内の同じ概略的位置で交差するように構成される。
【００２７】
フレームとカフの間のカップリング接続部がロールを可能にするように構成された本明細書に記述された装置のどれにおいても、装置は、ユーザの手首又は前腕に対するフレームの連続ロール回転を可能にするように構成されうる。したがって、例えば、カフから突出するユーザの手を使用して、フレームをカフに対してロール（例えば、ツール）軸のまわりに時計回り及び／又は反時計回りにロールさせ、ツールシャフトの遠位端をずらすことなくツールシャフトの遠位端にあるエンドエフェクタの連続回転を可能にできる。この例では、ユーザの手は、入力接続部を介してフレームに接続されたハンドルによって、デバイス全体のロール回転を駆動する（例えば、親指／指のトゥワリング運動又は掌のロール運動によって）。入力接続部は、１つ以上の自由度（ハンドルとフレーム間）を有することができるが、ハンドルからフレームへのロールを抑制する（したがって、伝達する）。したがって、ロール（例えば、ツール）軸のまわりのデバイス（即ち、フレームとツールシャフト）のロールは、機械伝達機構又は電気機械伝達機構を介した間接と対照的に、直接達成されうる。
【００２８】
これらの装置のいずれにおいても、カップリング接続部は、ロール回転自由度を提供する為に摺動及び／又は回転するように構成された１つ以上の軸受（例えば、スレッドとして構成された平軸受又は回転要素軸受）を含みうる。カップリング接続部が、平軸受又は回転要素軸受などの軸受の場合、軸受は、トラック内で摺動又はロールしてもよい。トラックは、カフ、フレーム又は別の要素（例えば、ジンバル）上に形成されうる。例えば、１つ以上の軸受が、スレッドとして構成された平軸受を含みうる。
【００２９】
本明細書に記述された変形物のどれにおいても、ツールは、詳細にはカフに限定されないが、ユーザの身体部分（例えば、ユーザの手首、前腕又は上腕）をカフ内に保持するように構成された固定機構を含みうる。固定機構は、カフがユーザの身体部分と共に動くようにカフ内のユーザの身体部分を固定するのを支援できる。幾つかの変形物では、追加の別個の固定機構は不要であり、例えば、カフが、追加構造の必要なしに身体部分のまわりにぴったりと固定するように材料から形成されうる。幾つかの変形物では、固定機構は、カフの一部でもよくカフと一体でもよい。幾つかの変形物では、固定機構は、カフに取り付けられる（例えば、身体部分のまわりの近く）。例えば、カフは、カフ内にユーザの手首又は前腕を保持するように構成された固定機構を含むことができ、固定機構は、ストラップ、スナップ、ベルト、弾性、ラッチ及びフックコネクタ、タイ又はクランプのうちの少なくとも１つを含みうる。
【００３０】
本明細書に記述された装置はいずれも、カフの取り付け場所の遠位にあるユーザの身体の部分によって操作できるハンドルなどの制御機構を含みうる。例えば、装置は、少なくとも１つの自由度を有する（例えば、２つ以上自由度を有する）入力接続部によってフレームに結合されたハンドルを含みうる。ハンドルは、少なくとも２つの回転自由度を有する平行運動入力接続部などの、少なくとも２つの自由度を有する平行運動入力接続部によってフレームに結合されてもよく、平行運動入力接続部は、ロールがハンドルからフレームに伝達されるようにロールを抑制する。一般に、運動入力（例えば、入力接続部）と運動入力を制御機構からエンドエフェクタに伝達する伝達機構（例えば、ケーブル伝達）とに適合する、ハンドルやペダルなどの任意の適切な入力機構又は制御機構を使用できる。
【００３１】
例えば、２つの自由度を有する平行運動入力接続部は、ハンドルをツールフレームに結合する動きを伝達する為の第１の経路と第２の経路を含む少なくとも２つの個別経路と、第１のコネクタによりツールフレームに接続され、第３のコネクタによってハンドルに接続された第１の経路内の第１の中間体と、第２のコネクタによってフレームに接続され、第４のコネクタによってハンドルに接続された第２の経路内の第２の中間体とを含み、第１のコネクタと第４のコネクタが両方とも、第１の回転方向の回転を許容し、第２の回転方向の回転を制限し、更に、第２及び第３のコネクタが、第２の回転方向の回転を許容し、第１の回転方向の回転を制限する。
【００３２】
２０１６年２月２５日に出願され、「回転運動が分離された平行運動機構（ＰＡＲＡＬＬＥＬ  ＫＩＮＥＭＡＴＩＣ  ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ  ＷＩＴＨ  ＤＥＣＯＵＰＬＥＤ  ＲＯＴＡＴＩＯＮＡＬ  ＭＯＴＩＯＮＳ）」と題する米国特許出願第１５／０５４，０６８号明細書（以前に参照により全体が本明細書に組み込まれた）により詳しく述べられているこの例では、自由運動度（例えば、ロール、ピッチ、ヨー）を抑制する接続部（例えば、カップリング接続部、コネクタなど）が、接続する剛体間で動きを伝達する。したがって、例えば、これらの装置はどれも、少なくとも１つの回転自由度を有する入力接続部によってフレームに結合されたハンドルを含むことができ、入力接続部は、ロールがハンドルからフレームに伝達されるようにロール回転を抑制する。
【００３３】
これらの装置はどれも、出力接続部によってフレームに結合されたエンドエフェクタを含みうる。出力接続部は、柔軟で蛇行する出力接続部でよい。例えば、出力は、各要素の撓み方向が交互になるように取り付けられた可撓性円盤を含みうる。この出力接続部は、ディスクを押すか又は引っ張ってその側部を伸縮させることによって作動されうる。したがって、入力接続部の動きは、機械的伝達機構（例えば、ケーブル駆動伝達機構）などの伝達機構によって出力接続部に伝達されうる。あるいは、出力接続部は、交互回転軸と連続的に接続された連続リンク又はディスクを含みうる。
【００３４】
ツール軸のまわりのロール回転を提供するように適応されたロール回転カップリング接続部（例えば、軸受）に加えて、カフとフレームの間の１つ以上の追加のカップリング接続部は、カフとフレームの間に第２の軸のまわりの回転自由度があるように構成されうる。追加の回転自由度は、ピッチ、ヨー又は、ピッチ及びヨーでよい。例えば、カップリング接続部は、また、カフとフレームの間に第２の軸のまわりのピッチ又はヨー回転自由度があるように、回転可能に結合されうる。前述のように、第２（又は、場合によっては第３）の回転軸が、カフ内に保持されたユーザの身体部分の部分内でツール軸（ロール軸）と交差できる。
【００３５】
本明細書に記述された装置のどれにおいても、同じカップリング接続部は、複数の回転及び／又は並進自由度を提供するように構成されうる。例えば、同じカップリング接続部は、ロールを提供する為に、ジンバル接続部（例えば、固定軸のまわりの回転）と軸受（例えば、スレッドなどの平軸受）の両方として構成されうる。代替又は追加として、カフとフレームの間の追加の自由度を提供する第２又は第３（又はそれ以上）のカップリング接続部が含まれうる。これらの事例のどれにおいても、カップリング接続部は、カップリング接続部がフレームとカフの間を結合するとき、フレームとカフのいずれか又は両方に間接的に結合されるように、入れ子にされるか、連続的に配列されうる。例えば、第１のカップリング接続部が、フレームに直接結合され、第２のカップリング接続部を介してカフに間接的に結合され、一方、第２のカップリング接続部は、第１のカップリング接続部を介してフレームに間接的に結合され、カフに直接結合されうる。幾つかの変形物では、カフは、カフがカップリング接続部自体の一部になるように、カップリング接続部の１つに一体であることも想起されたい。
【００３６】
例えば、ツール軸のまわりにロール回転するように構成されたツールは、カフとフレームの間に第２の軸のまわりにピッチ回転自由度があるようにカフとフレームの間に第２のカップリング接続部を含むことができ、ツールは、更に、カフとフレームの間に第３の軸のまわりのヨー回転自由度があるようにカフとフレームの間に第３のカップリング接続部を含むことができ、カップリング接続部、第２のカップリング接続部及び第３のカップリング接続部は、カフとフレームの間で連続的に接続される。カップリング接続部は、任意の順序で連続的に接続されうる。
【００３７】
別の例では、ツール軸のまわりにロール回転するように構成されたツールは、カフとフレームの間に第２の軸のまわりのピッチ回転自由度があるようにカフとフレームの間に第２のカップリング接続部を含むことができ、更に、カップリング接続部がまた、カフとフレームの間に第３の軸のまわりのヨー回転自由度があるように回転可能に結合され、カップリング接続部と第２のカップリング接続部は、カフとフレームの間に連続的に接続される。
【００３８】
ツール軸のまわりにロール回転するように構成された装置の別の例は、カフとフレームの間に第２の軸のまわりのピッチ回転自由があるようにカフとフレームの間に第２のカップリング接続部を含んでもよく、ツールは、更に、カフとフレームの間に第３の軸のまわりのヨー回転自由度があるようにカフとフレームの間に第３のカップリング接続部を含むことができ、第２の軸と第３の軸は、カフがユーザの手首又は前腕に取り付けられたときにユーザの手首の中心部分を通るツール軸と交差する。
【００３９】
本明細書に記述されたカップリング接続部のどれも、より具体的には、ジンバルとして（例えば、ジンバルの一部として）構成されうる。本明細書で使用されるとき、ジンバルは、ジンバル組立体を構成しうる旋回取付けのそれぞれを指す。ジンバルは、中央部分のまわりに完全に又は中央部分のまわりに部分的（例えば、半分）に延在するジンバルフレームを含みうる。ジンバルフレームは、リング又は弓形でよいが、これらでなくてもよい。各ジンバルは、ジンバルフレームから延在する１つの旋回点を含むことができ（又は、フレームが１つ又は１対の旋回点を受けることができ）、１対の旋回点（例えば、旋回ピン又は旋回ピンを受ける穴）が含まれるとき、それらの旋回点は、中央領域のまわりに１８０度離される。ジンバル組立体は、（典型的には、必須ではないが、それぞれの回転軸が互いに９０度ずらされたように）配列された多数のジンバルを含みうる。
【００４０】
例えば、ツールアームのツール軸のまわりにロール回転するように構成された装置（例えば、ツール）は、更に、カフとフレームの間に第２のカップリング接続部を含むことができ、第２のカップリング接続部は、第２の軸のまわりにピッチ又はヨー回転のいずれかを提供する為にフレームに回転可能に結合された第１のジンバルとして構成され、第２の軸は、カフがユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに、ユーザの手首の中心部分を通るツール軸と交差する。幾つかの変形物では、装置は、カフとフレームの間の第２のカップリング接続部であって、第２の軸のまわりのピッチ回転を提供する為にカフとフレームの間に回転可能に結合された第１のジンバルを含む第２のカップリング接続部と、カフとフレーム間の第３のカップリング接続部であって、カフとフレームの間に回転可能に結合されて第３の軸のまわりのヨー回転を提供する第２のジンバルを含む第３のカップリング接続部とを含むことができ、第２の軸と第３の軸は、カフがユーザの手首又は前腕に取り付けられたときにユーザの手首の中心部分を通るツール軸と交差する。
【００４１】
また、本明細書では、ツールがユーザの手首又は前腕と交差する（例えば、中を通る）ロール軸のまわりに回転できるようにユーザの手首又は前腕に取り付ける微小アクセスツールが記述される。例えば、ツールは、ツール軸を有する細長いツールシャフトを含むフレームと、ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、フレームとカフの間に第１の軸のまわりの第１の回転自由度があるようにフレームとカフの間に回転可能に結合された第１のジンバルと、フレームとカフの間にあって、フレームとカフの間にツール軸のまわりのロール回転自由度があるようにフレーム又は第１のジンバルに対して摺動するように構成された軸受とを含むことができ、カフがユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに、ツール軸と第２の軸が、ユーザの手首又は前腕内で交差する。
【００４２】
ツールがユーザの手首又は前腕と交差するロール軸のまわりに回転するようにユーザの手首又は前腕に取り付ける微小アクセスツールは、ツール軸を有する細長いツールシャフトを含むフレームと、ユーザの手首又は前腕を保持するように構成された通路を有するカフと、フレームとカフの間で第１の軸のまわりの第１の回転自由度があるようにフレームとカフの間に回転可能に結合された第１のジンバルと、フレームとカフの間にあって、フレームとカフの間でツール軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動するように構成された軸受であって、カフが、ユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに、ツール軸と第１の軸が、カフ内の通路内で交差する軸受と、カフがユーザの手首又は前腕と共に動くように、カフ内でユーザの手首又は前腕を保持する構成された固定機構とを含むことができる。
【００４３】
ツールがユーザの手首又は前腕内を通るロール軸のまわりにロールできるようにユーザの手首又は前腕に取り付ける微小アクセスツールが、ツール軸を有する細長いツールシャフトを備えたフレームと、ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、フレームとカフの間で第１の軸のまわりにピッチ回転自由度があるようにカフとフレームの間に回転可能に結合された第１のジンバルと、フレームとカフの間に第２の軸のまわりにヨー回転自由度があるようにカフとフレームの間に回転可能に結合された第２のジンバルと、カフとフレームの間にあり、フレームとカフの間にツール軸のまわりにロール回転自由度があるように摺動するように構成された軸受であって、カフがユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに、ツール軸、第１の軸及び第２の軸が、ユーザの手首又は前腕内の点で交差する軸受と、ユーザの手首又は前腕をカフ内に保持して、ユーザの手が第１のジンバルと第２のジンバルを通り、カフがユーザの手首又は前腕と共に動くように構成された固定機構とを含む。
【００４４】
前述のように、また詳細にはユーザの手首又は前腕に取り付ける微小アクセスツールに関して、ツールは、ユーザの手首又は前腕と交差するロール軸のまわりに回転でき、また１つ以上の追加の自由度を含むことができ、多数のカップリング接続部が使用されるとき（例えば、軸受及び／又はジンバル）、カップリング接続部が、任意の順序で連続的に接続されうる。例えば、第１のジンバルと軸受は、カフとフレームの間に連続的に接続されうる。軸受と２つのジンバルを有する変形物では、第１のジンバル、第２のジンバル及び軸受が、カフとフレームの間で任意の順序で連続的に接続されうる。例えば、第１のジンバルが、フレームに回転可能に結合され、軸受が、第１のジンバルに摺動可能に結合されうる。軸受は、フレームに摺動可能に結合され、第１のジンバルは、軸受に回転可能に結合されうる。
【００４５】
幾つかの変形物では、ツールは、更に、フレームとカフの間に第２の軸のまわりの第２の回転自由度があるようにフレームとカフの間で回転可能に結合された第２のジンバルを含み、カフが、ユーザの手首又は前腕に取り付けられたとき、ツール軸、第１の軸及び第２の軸が、ユーザの手首又は前腕内の点で交差する。
【００４６】
既に述べたように、カフは、第１のジンバルの一部分でよい。本明細書に記述された装置のいずれにおいても、カフは、第１のジンバル内に取外し可能に取り付けるように構成されうる。代替又は追加として、第１のジンバルは、ツールに取外し可能に取り付けるように構成されうる。これにより、後でより詳細に記述されるように、カフを腕に取り付けて次にツールに取り付けるか、カフに取り付けられた腕をツールから取り外した後で腕をカフから取り外すことが可能になる。
【００４７】
本明細書に記述された装置のいずれにおいても、軸受は、第１のジンバルの一部分でよい。軸受は、ユーザの手首又は前腕に対するフレームの連続的なロール回転を可能にするように構成されうる。軸受は、カフのまわりでリング内に延在するスレッドとして構成された平軸受でもよく、カフのまわりのリング内に延在する回転要素でもよい。
【００４８】
また、本明細書では、本明細書に記述された装置のいずれかの使用方法が記述される。例えば、本明細書では、微小アクセスツールを作動させる方法が記述され、微小アクセスツールは、ツール軸を有する細長いツールシャフトを含むフレームを備え、方法は、ユーザの前腕又は手首をカフ内に固定して、それにより、ユーザの手首又は前腕が、第１のジンバル内を通り、カフ内に保持され、摺動する軸受によってカフとフレームの間にツール軸のまわりのロール回転自由度があり、第１のジンバルによってカフとフレームの間に第２の回転自由度があるようにするステップと、ユーザがユーザの腕を動かすときにユーザの手首又は前腕のツール軸に対する角度又はロール位置のいずれか又は両方を、第１のジンバルを第２の回転軸のまわりに回転させること、軸受を摺動させてツール軸のまわりにロールすることの一方又は両方によって変化させ、第２の回転軸とツール軸が、ユーザの手首又は前腕内にある交点で交差するようにするステップとを含む。
【００４９】
一般に、使用する際、カフは、ユーザ前腕に取り付けられてもよく、フレームは、最小又はリモートアクセスデバイスの為の拡張基準グラウンドを提供する。このタイプの機構は、ユーザの前腕、手首、手及び指からの運動入力を遠隔位置のエンドエフェクタの対応運動出力に伝達するように意図された最小／リモートアクセス操縦可能デバイスに有用でありうる。
【００５０】
ユーザの手首又は前腕を固定するステップは、ユーザの前腕又は手首を、ストラップ、スナップ、ベルト、ラッチアンドフックコネクタ、タイ又はクランプのうちの１つ以上を含む固定機構によって固定するステップを含みうる。
【００５１】
これらの方法はいずれも、細長いツールシャフトの遠位部分をマウントに結合するステップを含みうる。低侵襲手術用途では、マウントは、トロカール、カニューレ又は支持台として働く他の箇所でよい。例えば、方法は、細長いツールシャフトの遠位部分をマウントに結合するステップを含むことができ、ユーザの手首又は前腕の角度又はロール位置のいずれか又は両方をツール軸に対して変化させるステップは、ユーザの手首又は前腕の角度とロール位置のいずれか又は両方が、細長いツールシャフトに対して変更されたときに、細長い部材の領域の遠位端をマウントに結合したままにするステップを含む。
【００５２】
これらの方法はどれも、入力接続部を介してツールシャフトに結合されたハンドルを操作して、出力接続部を介してツールフレームの細長い部材の遠位端に結合されたエンドエフェクタを関節運動させるステップを含みうる。
【００５３】
方法は、ツールフレームに結合されたハンドルを、ピッチ、ヨー、又はピッチ及びヨー回転で操作するステップを含み、ハンドルが、マルチリンクエンドエフェクタ接続部を含む出力接続部の対応する回転によって、ピッチ及びヨー回転を伝達する平行運動入力接続部を介して、ツールフレームに結合される。
【００５４】
本明細書では、必要に応じてロール（例えば、ツール軸のまわりのロール）を含みうるピッチ及びヨー回転を提供するフレームへの前腕取り付け機構を含む微小アクセスツールが記述される。
【００５５】
例えば、本明細書では、ツール軸を有する細長いツールシャフトを有するフレームと、ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、カフとフレームの間にあり、カフとフレームの間に第１の軸のまわりの第１の回転自由度があるように結合されたカップリング接続部とを含み、カフが、ユーザの手首又は前腕に取り付けられたとき、第１の軸が、ユーザの手首又は前腕の中心部分を通り、更に、ツール軸が、ユーザの手首又は前腕の中心部分で第１の軸と交差し、ユーザの手がカフから突出し且つカフがユーザの前腕と共に動くように、ユーザの手首又は前腕をカフ内に保持するように構成された固定機構とを含む微小アクセスツールが記述される。一般に、これらの装置はどれも、複数の回転軸（例えば、第１の回転軸と第２の回転軸）が、ユーザの手首又は腕がカフ内に保持されたときにユーザの手首又は腕内の点で交差するように構成されうる。これらの変形物はどれも、第１の軸、第２の軸又は第３の軸が、ピッチ軸又はヨー軸でよい。
【００５６】
ユーザの手首又は前腕に取り付ける為の微小アクセスツールが、ツール軸を有する細長いツールシャフトを有するフレームと、ユーザの手首又は前腕を保持するように構成されたカフと、カフとフレームの間の第１のカップリング接続部であって、第１の軸のまわりに回転するように構成された第１のカップリング接続部と、カフとフレームの間の第２のカップリング接続部であって、第２の軸のまわりに回転するように構成され、第１の軸と第２の軸が交点で交差する第２のカップリング接続部と、ユーザの手首又は前腕をカフ内に保持して、ユーザの手がカフ内に延在し、カフがユーザの手首又は前腕と共に動き、更に交点がユーザの手首又は前腕内にあるように構成された固定機構とを備えたツールを含みうる。装置は、カフとフレームの間に結合された第３のカップリング接続部を含んでもよく、第３のカップリング接続部は、第３の軸のまわりに回転するように構成される。これらの変形物はいずれも、第１の軸は、ツール軸でよい。
【００５７】
ユーザの腕に取り付ける為の微小アクセスツールが、細長いツールシャフトを有するフレームと、ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、カフとフレームの間に少なくとも１つ回転又は並進運動を提供するカフとフレームの間のカップリング接続部と、ユーザの手を収容するように構成され、入力接続部を介してフレームに接続され、入力接続部が、少なくとも１つの自由度を提供する平行運動入力接続部であるハンドルと、出力接続部を介してツールシャフトに接続されたエンドエフェクタと、入力接続部の少なくとも１つの自由度を出力接続部の対応する少なくとも１つの自由度に伝達する伝達システムとを含みうる。
【００５８】
これらの装置（例えば、ツール）はどれも、第１のカップリング接続部が、フレームとカフの間にツール軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動するように構成された軸受を備えるように構成されうる。幾つかの変形物では、第１のカップリング接続部は、フレームとカフの間に第１の軸のまわりの第１の回転自由度があるように、カフとフレームの間に回転可能に結合された第１のジンバルを備える。例えば、第２のカップリング接続部は、フレームとカフの間に第２の軸のまわりの第２の回転自由度があるようにカフとフレームの間に回転可能に結合された第２のジンバルを含んでもよく、第２のカップリング接続部は、フレームとカフの間にツール軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動するように構成された軸受を備えうる。第１のカップリング接続部は、フレームに回転可能に結合された第１のジンバルでもよく、第２のカップリング接続部は、第１のジンバルに回転可能に結合された第２のジンバルである。
【００５９】
また、本明細書では、フレームとそこから延在するツールシャフトとを有する微小アクセスツールを動作させる方法が記述される。例えば、方法は、ユーザの手首又は前腕を微小アクセスツールのジンバル組立体内に固定して、それにより、ユーザの手首又は前腕が、ジンバル組立体内に延在し、ユーザの手がジンバル組立体を越えて、ジンバル組立体と独立に動くことができ、ジンバル組立体は、第１のカップリング接続部と第２のカップリング接続部を備え、第１のカップリング接続部が、第１の軸のまわりに回転するようにフレームに回転可能に結合され、第２のカップリング接続部が、第２の軸のまわりに回転するように第１のカップリング接続部に回転可能に結合されるステップと、ユーザがユーザの手首又は前腕を動かすときに、第１の軸のまわりの第１のカップリング接続部と第２の軸のまわりの第２のカップリング接続部の１つ以上を回転させることによって、ツールシャフトに対するユーザの手首又は前腕の角度を変化させ、第１の軸及び第２の軸が、ユーザの手首又は前腕内の点で交差するステップとを含みうる。
【００６０】
ユーザの手首又は前腕を固定するステップが、ストラップ、スナップ、ベルト、ラッチアンドフックコネクタ、タイ又はクランプのうちの１つ以上を含む固定機構によってユーザの前腕又は手首を固定するステップを含みうる。
【００６１】
これらの方法はどれも、細長いツールシャフトの遠位部分をマウントに結合するステップを含みうる。例えば、これらの方法はどれも、細長いツールシャフトの遠位部分をマウントに結合するステップを含むことができ、ユーザの手首又は前腕のツール軸に対する角度又はロール位置のいずれか又は両方を変化させるステップは、ユーザの手首又は前腕の角度とロール位置のいずれか又は両方が、細長いツールシャフトに対して変更されたときに、細長い部材の領域の遠位端をマウントに結合したままにするステップを含む。
【００６２】
方法は、入力接続部を介してツールシャフトに結合されたハンドルを操作して、ツールフレームの細長い部材の遠位端に結合されたエンドエフェクタを操作又は制御するステップを含みうる。
【００６３】
方法は、ツールフレームに結合されたハンドルを、ピッチ、ヨー、又はピッチ及びヨー回転で操作し、ハンドルが、ピッチ及びヨー回転をエンドエフェクタにある出ロ接続部に伝達する平行運動入力接続部を介して、ツールフレームに結合されるステップを含みうる。出力接続部は、関節運動を可能にするマルチリンク接続部でよい。
【００６４】
また、本明細書では、前述の両方の身体取り付け要素と、ツールシャフトを有するフレームと、例えば２つ以上の自由度を有する平行運動入力接続部に結合されたハンドルによって操作されるツールシャフトの端にある出力接続部とを含む微小アクセスツールが記述される。例えば、本明細書では、ツール軸を有する細長いツールシャフトを含むフレームと、ユーザの手首又は前腕を保持するように構成された通路を有するカフと、フレームとカフの間に第１の軸のまわりのピッチ回転自由度があるようなカフとフレームの間の第１のジンバルと、フレームとカフの間に第２の軸のまわりのヨー回転自由度があるようなカフとフレームの間の第２のジンバルと、カフとフレームの間の軸受であって、前記軸受が、カフとフレームの間にツール軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動又はロールするように構成され、第１のジンバル、第２のジンバル及び第３のジンバルが、カフとフレームの間で連続的に接続され、更にツール軸、第１の軸及び第２の軸が全てカフ内の通路内の点で交差する軸受と、ユーザの手首又は前腕をカフ内に保持して、ユーザの手が第１のジンバルと第２のジンバル内を通り、カフがユーザの手首又は前腕と共に動くように構成された固定機構と、少なくとも１つの自由度を有する入力接続部を介してフレームに結合されたハンドルと、出力接続部を介してツールシャフトに接続されたエンドエフェクタと、入力接続部の少なくとも１つの自由度を出力接続部の対応する１つ以上の自由度に伝達する伝達システムとを含む微小アクセスツールが記述される。
【００６５】
前述のように、前述のツールを含むこれらの装置のどれにおいても、第１のジンバルは、第２のジンバル内に入れ子にされうる。カフは、第１のジンバルに一体でよい。
【００６６】
これらの変形物のいずれにおいても、入力接続部は、ハンドルをツールフレームに結合する動きを伝達する為の少なくとも２つの独立経路であって、少なくとも２つの独立経路が、第１の経路と第２の経路を含む独立経路と、第１のコネクタによってツールフレームに接続され、第３のコネクタによってハンドルに接続された第１の経路内の第１の中間体と、第２のコネクタによってフレームに接続され、第４のコネクタによってハンドルに接続された第２の経路内の第２の中間体とを備え、第１のコネクタと第４のコネクタが両方とも、第１の回転方向の回転を可能にし且つ第２の回転方向の回転を制限し、更に、第２及び第３のコネクタが、第２の回転方向の回転を許可し且つ第１の回転方向の回転を制限する、平行運動入力接続部を含む平行運動入力接続部を備えうる。
【００６７】
カフは、第１のジンバルを通るチャネル内にあってもよく、代替又は追加として、カフは、第１のジンバルから（例えば、一体的に）形成されてもよい。カフは、第１のジンバル内に取外し可能に取り付けるように構成されうる。軸受が、ユーザの手首又は前腕に対するフレームの連続ロール回転を可能にするように構成されうる請求項１のツール。例えば、軸受は、カフのまわりのトラック内で摺動するスレッドでよい。第１のジンバルは、ツールに取外し可能に取り付けるように構成されうる。
【００６８】
一般に、本明細書に記述される装置はどれも、ツールに脱着自在なカフ（ジンバルなどのカップリング接続部の一部でよい）を含むと有利なことがある。前に簡単に述べたように、これにより、ユーザが、容易にカフを自分の身体（例えば、手首及び／又は前腕）に取り付け、次にカフをツールに取り付ける（例えば、本明細書に記述され示された通りに動作できるように、ツールにスナップ嵌めすることによって）ことができる。同様に、ツールを取り外すには（又は、例えば様々なエンドエフェクタを有するツールを取り替えるには）、ユーザは、ツールからカフ（及び／又は、カフを含むカップリング接続部）を分離できる。これらの実施形態は、本明細書に記述された装置のどれにも実装されうるが、カップリング接続部の１つ以上のものとしてジンバルを含み、特にカフが入力接続部（例えば、ジンバル）の１つから構成された変形物で特に有効なことがある。
【００６９】
例えば、微小アクセスツールの為の前腕取り付けデバイスは、ツール軸を有する細長いツールシャフトを含むフレームと、フレームに回転可能に結合された外側ジンバルと、外側ジンバルに回転可能に結合されるか結合可能な内側ジンバルとを備え、内側ジンバルは、外側ジンバルに結合されたときに、第１の回転軸のまわりに回転して、内側ジンバルを外側ジンバルに結合する少なくとも１つの取外し可能な取り付け機構を含むように構成され、外側ジンバルは、第２の回転軸のまわりに回転するように構成され、第１の回転軸と第２の回転軸が交点で交差し、交点がユーザの腕内にあるようにユーザの腕を保持するように構成された内側ジンバル内のカフと、ユーザの腕をカフ内に固定して、カフがユーザの腕と共に動くように構成された固定機構とを備えうる。
【００７０】
取外し可能なカップリングは、任意の適切な取外し可能な接続でよいが、詳細には、結合／分離するときに触覚及び／又は可聴フィードバックを提供するように構成されうる。例えば、内側ジンバルは、外側ジンバルに取外し可能にスナップ嵌めするように構成されうる。
【００７１】
内側ジンバルは、内側ジンバルから延在し外側ジンバルと取外し可能に結合するように構成された少なくとも１つの突出物（例えば、旋回ピンとも呼ばれるピン）を備えうる。代替又は追加として、内側ジンバルは、内側ジンバルの外側面に、外側ジンバルからの突出物（例えば、ピン）を収容し取外し可能に結合するように構成された少なくとも１つの突出物受部を備えうる。内側ジンバルは、内側ジンバルの外側面に、外側ジンバル上の突出物又は突出物受部と結合するように構成された少なくとも１つの突出物（例えば、ピン）又は突出物受部を備えることができ、少なくとも１つの突出物又は突出物受部は、第１の回転軸内にある。
【００７２】
カフ及び／又はカフを保持するカップリング接続部（例えば、ジンバル）は、ツールからの切り離し機構を含むように構成されうる。例えば、カフが、外側ジンバル及び／又はフレームに取り外し可能に結合された内側ジンバルの一部のとき、内側ジンバルは、圧縮されて外側ジンバルから切り離すように構成されうる。代替又は追加として、切り離し制御機構（ボタン、スイッチ、スライダなど）が含まれる。ジンバルが、１本又は２本の旋回軸ピンによって取り付けられる場合、例えば、旋回ピンの一方又は両方が、ばね式でもよい。
【００７３】
本明細書に記述された装置のどれにおいても、装置は、カフの他にスリーブを含みうる。スリーブは、カフ内に結合されてもよく、快適さ及び／又は適合性を高める為に、カフに結合する前にユーザによって着用されてもよい。例えば、装置は、内側ジンバル（例えば、カフ）によって構成された開口内に堅く取り付くように構成されたスリーブを含むことができ、更に、スリーブは、ユーザの手首又は前腕をカフに結合するように構成される。
【００７４】
取外し可能なカフ部分を含むツールのどれにおいても、装置は、ロール回転するように構成されてもよく、カフとフレーム間に、フレームとカフの間にツールシャフトの長軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動するように構成された軸受を含みうる。
【００７５】
また、本明細書では、これらの取外し可能なカフ装置を使用する方法が記述される。例えば、微小アクセスツールをユーザの腕に取り付ける方法は、微小アクセスツールから切り離されたカフ内にユーザの手首又は前腕を固定し、それにより、ユーザの手がカフから突出し同時にユーザの手首又は前腕がカフ内に固定されるようにするステップと、カフを微小アクセスツールのフレーム内に取り付け、カフが、フレームに対して第１の回転軸のまわりに回転できる第１のカップリング接続部の一部になるか第１のカップリング接続部に結合されるステップと、ユーザがユーザの手首又は前腕を動かすときにフレームをカフに対して第１の回転軸のまわりに回転させるステップと、ユーザがユーザの手首又は前腕を動かすときにフレームをカフに対して第２の回転軸のまわりに回転させ、第１の回転軸と第２の回転軸が、ユーザの手首又は前腕内にある交点で交差するステップとを含みうる。
【００７６】
第１のカップリング接続部は、前述のように、ユーザの腕をカフに挿入する為に取外し可能でよく、又はカフが、取外し可能であり、第１のカップリング接続部に挿入されて堅く取り付けられてもよい。第１のカップリング接続部が、本明細書に記述されたように、軸受及び／又はジンバルでよい。第１の回転運動は、ピッチ、ヨー又はロールでよく、第２の回転運動は、第２のカップリング接続部（例えば、軸受又はジンバル）によって行われてもよく、同じ第１のカップリング接続部によって行われてもよい。
【００７７】
例えば、微小アクセスツールをユーザの腕に取り付ける方法が、ユーザの前腕が内側ジンバルを通るようにユーザの前腕を内側ジンバル内に固定するステップと、内側ジンバル部材が、内側ジンバル、フレーム及び外側ジンバルを含むジンバル組立体の一部を構成し、外側ジンバルがフレームに回転可能に結合され、内側ジンバルが外側ジンバルに回転可能に結合されるステップと、ユーザがユーザの前腕を動かすときに内側ジンバルをジンバル組立体の第１の回転軸のまわりに回転させるステップと、ユーザがユーザの前腕を動かすときに外側ジンバルをジンバル組立体の第２の回転軸のまわりに回転させ、第１の回転軸と第２の回転軸が、ユーザの前腕内にある交点で交差するステップとを含みうる。
【００７８】
方法は、また、内側ジンバル部材をジンバル組立体内に取り付けて、ユーザの前腕を内側ジンバル内に固定した後で内側ジンバルが第１の回転軸のまわりに回転できるようにするステップを含みうる。例えば、方法は、また、内側ジンバル部材をジンバル組立体内にスナップ嵌めして、ユーザの前腕を内側ジンバル内に固定した後で内側ジンバルが第１の回転軸のまわりに回転できるようにするステップを含むうる。
【００７９】
方法は、また、内側ジンバルの外側面上の突出物又は突出物受部を外側ジンバルの内側面上の相手側の突出物又は突出物受部と結合して、ユーザの前腕を内側ジンバル内に固定した後で、内側ジンバルが、突出物又は突出物受部を通る第１の回転軸のまわりに回転できるようにすることによって、内側ジンバル部材をジンバル組立体に取り付けるステップとを含みうる。
【００８０】
これらの方法はどれも、ユーザの前腕を内側ジンバル内に固定した後で、内側ジンバルを圧縮して内側ジンバルが外側ジンバル部材内に嵌まるようにすることによって、内側ジンバル部材をジンバル組立体に取り付けるステップと、内側ジンバルを外側ジンバルと結合する圧縮を解放して、内側ジンバルが第１の回転軸のまわりに回転できるようにするステップとを含みうる。一般に、この方法は、ユーザの前腕を内側ジンバル内に固定して、それにより内側ジンバルがユーザの腕と共に動くようにするステップを含みうる。
【００８１】
カフは、カフがユーザの前腕と共に動くように少なくとも部分的にユーザの前腕のまわりに固定されてもよく、ユーザの前腕を内側ジンバル内に配置するステップが、内側ジンバルがユーザの前腕と共に動くように内側ジンバル内にカフを固定するステップを含む。例えば、ユーザの前腕を内側ジンバル内に固定するステップは、ユーザの前腕を内側ジンバル内のカフに入れ、固定機構を使用してユーザの前腕をカフ内に固定するステップを含みうる。
【００８２】
内側ジンバルを第１の回転軸のまわりに回転させるステップが、内側ジンバルをヨー軸のまわりに回転させるステップを含みうる。外側ジンバルを第２の回転軸のまわりに回転させるステップが、外側ジンバルをピッチ軸のまわりに回転させるステップを含みうる。
【００８３】
例えば、微小アクセスツールをユーザの前腕に取り付ける方法は、ユーザの前腕が内側ジンバル内を通るように内側ジンバル部材をユーザの前腕に結合するステップと、ユーザの前腕に結合された内側ジンバル部材を、フレームと外側ジンバルを含むジンバル組立体内に取り付け、外側ジンバルが、フレームに回転可能に結合され、それにより、内側ジンバルが、外側ジンバルに回転可能に結合されるステップと、内側ジンバルを第１の回転軸のまわりに回転させるステップと、外側ジンバルを第２の回転軸のまわりに回転させ、第１の回転軸と第２の回転軸が、ユーザの前腕内にある交点で交差するステップとを含みうる。
【００８４】
本発明の新規な特徴は、特に以下の特許請求の範囲に記載される。本発明の特徴及び利点のよりよい理解は、本発明の原理が利用される実例となる実施形態を説明する以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】乃至
【図３】先行技術の微小侵襲性／リモートアクセスツールを示す図である。
【図４】乃至
【図９】ユーザの腕（手首、前腕及び指）の様々な自由度を示す図である。
【図１０】微小アクセスツール（例えば、リモートアクセスツール）を使用する腕運動の並進を示す図である。
【図１１】乃至
【図１２】図１〜図３に示された先行技術のデバイスによって達成するのが困難なことがある微小アクセスツールの向きを示す図である。
【図１３Ａ】乃至
【図１４Ｂ】図１〜図３に示されたような先行技術の微小アクセスツールを使用して達成するのが困難又は不可能なことがある腕の動きを示す図である。
【図１５】乃至
【図１８】前腕取付け部分（例えば、カフ）とフレーム間の１つを超える自由度を可能にできる前腕取り付け組立体を含む微小アクセスツールを概略的に示す図である。
【図１９】乃至
【図２０】本明細書に示されたような微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体（構成要素）の第１の実施形態を示す図である。図１９は２つのジンバルと１つの軸受を含むカップリング接続部の組立体の１つの変形物を示す図であり、この組立体は、ピッチ、ヨー及びロールの回転を可能にするカフ（内側ジンバルに組み込まれた）とフレームとの間の結合を提供し、フレームがツール軸のまわりにロールするように構成されうる（図２１Ａに示されたように）。図２０は複数のローラを含む軸受を示す図である。
【図２１Ａ】３つの回転軸（ピッチ、ヨー、ロール）を示す、微小アクセスツールに組み込まれた前腕取り付け組立体の別の例を示す図である。
【図２１Ｂ】乃至
【図２１Ｇ】汎用カフとフレームの間の６つの異なる自由度を概略的に示す図である。図２１Ｂ乃至図２１Ｄは、並進ＤｏＦ、即ち軸方向（図２１Ｂ）、水平方向（図２１Ｃ）及び垂直方向（図２１Ｄ）を示す図である。図２１Ｅ乃至図２１Ｇは、回転ＤｏＦ、即ちロール（図２１Ｅ）、ピッチ（図２１Ｆ）及びヨー（図２１Ｇ）を示す図である。
【図２２】乃至
【図２９】微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体を含む微小アクセスツールの別の例を示す図である。
【図３０】微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体の別の例を示す図である。
【図３１Ａ】乃至
【図３１Ｂ】微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体の別の例を示す図である。
【図３２】乃至
【図３６】微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体の例を示す図である。
【図３７】乃至
【図３８】微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体の別の例を示す図である。
【図３９】微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体の例を概略的に示す図である。
【図４０Ａ】乃至
【図４０Ｂ】先行技術の取り付け装置と、本明細書に記述された１つ以上の自由度を有する前腕取り付け組立体との比較を示す図である。
【図４１】微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体の別の例を概略的に示す図である。
【図４２】微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体の一実施形態を、ユーザの手首、前腕及び手と共に概略的に示す図である。
【図４３】微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体の一実施形態を構成する複数のジンバル（リングとして示された）と軸を示す図である。
【図４４】前腕取り付け組立体の一実施形態を構成する複数のリングと、微小アクセスツールと共に使用されうる様々な構成要素の組み立て順序を概略的に示す図である。
【図４５】微小アクセスツールと共に使用されうる前腕取り付け組立体の一実施形態に見られうるカフを偏向リング内に保持する為に使用される１つの機構の方法を概略的に示す図である。
【図４６】微小アクセスツールと共に使用する際にカフをユーザの前腕に取り付ける為の伸縮性ストラップを備えたカフと様々な構成要素の一実施形態の斜視図である。この例では、カフは、ジンバルの一部として形成され、微小アクセスツールと共に使用する際にカフをユーザの前腕に取り付ける為の伸縮性ストラップを含む。
【図４７】腹腔鏡機器全体を、微小アクセスツールとして使用する為に取り付けられた前腕取り付け装置（分解図）の特定の実施形態と共に示す図である。
【図４８】前腕取り付け組立体の１つの変形物の断面図である。
【図４９】組立体のロールリング構成要素を示す図である。
【図５０】構成要素間の拘束方法を例示する為に軸３に対する軸２の並進を示す図である。
【図５１】リモートアクセスツール（例えば、外科用ツール）内のリモートエンドエフェクタを制御する為にユーザによって使用されうる３軸ジンバル型機構を示す図である。
【図５２Ａ】乃至
【図５２Ｇ】本明細書に記述されたようなピッチ、ヨー及びロール回転を有する、本明細書に記述されたような身体（例えば、前腕）取り付け組立体を含む例示的な微小アクセスツールを示す図である。この例は、２ＤｏＦを有する平行運動入力接続部を含む。
【図５３】ツール（例えば、微小アクセスツール）から取外し可能に脱着自在のカップリング接続部（この例ではジンバルとして構成された）に一体化されたカフの別の変形物を示す図である。図５３Ａと図５３Ｂは、カフ開口部と、ジンバルを別のジンバル（図５３Ｄに示されたような）に固定して回転軸のまわりに回転できるようにする１対のばね式ピンとを備えた、ジンバルのそれぞれ正面図と側面図である。図５３Ｃはばね式ピンが挿入されうる第２のジンバルの断面図である。
【図５４Ａ】乃至
【図５４Ｂ】前腕取り付け組立体の別の変形物を示す図である。この例では、前腕取り付け組立体は、固定しているが従順な部材によって直列に接続された１対のジンバルを含み、したがって、組立体全体が、（例えば、成型、射出成形などによって）単一片から形成されうる。第１と第２の（例えば、ピッチとヨー）軸のまわりの旋回は、接続領域（タブ）の従順さに基づいて可能にされうる。
【図５５】固定機構を含む別の手首カフを示す図である。
【図５６】腕を保持するように構成されたカフと、ツール軸を有する細長いツールシャフトを含む（又は、取り付けられた）フレームとの間に身体（例えば、前腕）取り付け組立体を含む微小アクセスデバイスの１つの変形物を示す図である。このデバイスは、また、平行運動２ＤｏＦ入力接続部を含む。前腕取り付け組立体の回転軸（カップリング接続部のヨー軸とカップリング接続部のピッチ軸並びにツールシャフトのロール軸）は全て、ユーザの手首又は前腕内の交点で交差し、平行運動入力接続部の２つの回転軸もこの同じ点で交差する。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
一般に、本明細書では、微小アクセスツール（微小アクセスツール）と共に使用され（及び／又は組み込まれ）、前腕取り付け組立体の一部でよいカフなどの身体取り付け機構とツールのフレームとの間に最大４つの自由度（例えば、３つの回転と１つの並進）を提供できる、前腕取り付け組立体を含む身体取り付け装置（例えば、デバイス、システム、組立体、ツールなど）について述べる。そのような自由度（ＤｏＦ）は、カフとフレームの間の接続（接続部及び／又は機構と呼ばれうる）を介して達成されうる。この接続は、本明細書では「カップリング接続部」とも呼ばれうる。残りの２つの並進運動は、抑制され、したがってカフとフレーム間で直接伝達されうる。便宜上、本明細書に記述される身体取り付け組立体は、「腕取り付け組立体」又は「前腕取り付け組立体」と呼ばれうるが、これらは、脚（下腿、足首、上腿）又は腕の他の部分（手首、前腕、上腕）を含む、他の身体部分で使用するように適応されうる。本明細書における通常の使用法では、文脈で特に断らない限り、「前腕取り付け組立体」は、手首又は前腕に取り付けられうる。
【００８７】
本明細書では４自由度変形物について述べるが、代わりに、これらの身体取り付け装置と、したがってそのような身体取り付け装置を内蔵する微小アクセスツールの追加変形物は、４つ未満のＤｏＦを提供しうる。例えば、本明細書で記述されるような微小アクセスツールは、３つの回転自由度（ヨー、ピッチ及びロール）、又は２つの回転自由度（例えば、ヨーとロール、ピッチとロール、又はヨーとピッチ）を含みうる。幾つかの変形物では、１つの回転自由度（例えば、ロール）だけが提供される。
【００８８】
前述したように、一般に、前腕取り付け組立体は、極小リモートアクセスツールなどの装置の一部として使用されうる。一般に、極小リモートアクセスツールは、フレームに一体化及び／又は堅く接続されうるシャフトを含みうる。フレームは、装置の機械的基盤と考えられうる。あるいは、幾つかの変形物では、シャフトは、接続部（例えば、自在接続部）によってフレームに接続されうる。
【００８９】
特に有用でありうる本明細書に記述された装置の幾つかの変形物は、ツールシャフトがフレームと一体であるか又はフレームに堅く接続され、細長い（長い）ツール軸を有するように構成される。そのような変形物は、カフとツールシャフト間の回転を可能にし、それにより、ロール軸がツール軸と同じになり、この軸がカフ（例えば、装置を操作するときのユーザの手首及び／又は前腕の中心部分）を通るように構成された身体（例えば、前腕）取り付け組立体を含みうる。幾つかの変形物では、前腕取り付け組立体は、また、ピッチやヨーなどの１つ以上の追加軸のまわりの回転を可能にする。これらの追加軸は、また、ユーザの手首及び／又は前腕内の点でロール軸と交差できる。あるいは、幾つかの変形物では、ロール軸は、ユーザの手首及び／又は前腕と交差するが、追加のピッチ及び／又はヨー軸は交差しない。したがって、フレームとカフ間のピッチ及びヨー回転ＤｏＦは、ユーザの手首でロール軸と交差するように記載されたが、代替実施形態では、これらの２つの回転軸が、ユーザの手首から離れた位置にあってもよい。例えば、微小アクセスツールは、ロール回転がユーザの手首領域を通るツール軸のまわりになるように構成されうるが、ツールフレームとツールシャフトの間、又はツールフレーム若しくはツールシャフトの長さに沿った他の位置に沿って、ピッチ及びヨー自由度があってもよい。そのような場合、ロール、ピッチ及びヨー軸は、ユーザの手首領域内にある１点で交差しなくなる。
【００９０】
カフは、身体取り付け組立体の一部でもよく、身体取り付け組立体と別で取り付け可能でもよい。例えば、カフが、微小アクセスツールに結合する前腕取り付け組立体の一部分であるとき、カフは、ユーザの前腕に堅く取り付けられてもよく、それにより、ユーザの前腕と微小アクセスツールのフレームとの間で最大４つのＤｏＦが可能になる。ツールの前腕取り付け組立体部分を構成するカップリング接続部は、２つの回転ＤｏＦ（ピッチとヨー）がユーザの手首関節を中心とし、第３の回転ＤｏＦ（ロール）が、フレームの何らかの望ましい軸（例えば、フレームに取り付けられたツールシャフト）を中心とし、並進ＤｏＦが、フレームの何らかの望ましい軸（例えば、フレームに取り付けられたツールシャフト）に沿うように構成されうる。２つの並進ＤｏＦは、前腕における上方／下方の動き及び前腕における左右の動きを抑制した。
【００９１】
図４〜図９に関して前述されたように、前腕（本明細書の装置に関係するような）は、腕軸に沿って手首関節まで延びる（手首関節を含まない）ユーザの腕の遠位領域として定義されうる。前腕は、空間内に抑制されなくてもよく、４つのＤｏＦ、即ち、回内及び回外運動によって達成される腕軸のまわりの回転、並びに前方／後方並進運動、上方／下方並進、及び側方／側方並進（上の図に示されたような）を提供する。腕軸は、ユーザの手首関節で手軸と交差する。手首関節は、ユーザの前腕と手の間の関節運動接続部として定義され、屈曲／伸展及び偏向によって達成される前腕に対する２つの回転ＤｏＦをユーザに与える。手は、手首関節のすぐ遠位にあるユーザの腕の要素（手首関節を含まない）として定義される。手軸は、手首関節における関節運動によって制御され、腕軸と交差する。
【００９２】
一般に、微小アクセスツールを含む装置のフレームは、ユーザの前腕から一端が飛び出し（即ち、延在し）、身体取り付け装置のカップリング接続部を介して前腕と接続する剛性の細長い拡張部でよく、遠隔操縦可能なツール内の様々な他の構成要素（例えば、サブシステム、接続部など）の為のグラウンド基準として働きうる。フレームは、前腕及び手におけるユーザ入力から特定のＤｏＦを直接伝達するのに役立つ。例えば、ユーザの前腕によって駆動される２つの並進運動（図５で番号２及び３が付けられた）は、フレームによって遠隔位置に直接伝達されうる。
【００９３】
カップリング接続部は、フレームとカフ間の接続器として働く。このカップリング接続部は、最大３つの回転ＤｏＦと１つの軸方向並進ＤｏＦを提供でき、残りの並進運動を抑制する。並進運動を抑制する能力は、カフによる前腕からフレームへのこれらの特定の動きの直接伝達を可能にする。
【００９４】
一般に、カフは、接続機構とユーザの前腕との間の結合器である。カフは、ユーザの前腕に確実且つ快適な適合を提供し、前腕の全ての動きを取得する半剛性体である。カフは、ユーザの手首関節で起こる関節運動を妨げず、同時にカップリング接続部の全ての回転ＤｏＦの回転軸がユーザの手首関節を通ることを保証するように、前腕に拘束される。
【００９５】
前述の取り付け機構（例えば、米国特許第８，６６８，７０２号明細書）とは対照的に、本明細書に記述された前腕取り付け機構、本明細書に記述された前腕取り付け機構は、典型的には、前腕に取り付け、フレームと前腕の間の１つ以上の自由度を提供し、それにより、前腕の可能な動き（ＤｏＦ）の一部だけがフレームに伝達されるかその逆に伝達されるように構成されたカフ組立体（カップリング接続部）を含む。
【００９６】
例えば、図１６（本明細書に記述されたような取り付け機構を概略的に示す）を上の図１と比較されたい。図１で、フレームは、前腕カフによって前腕に確実且つ堅く取り付けられる。これと対照的に、図１６では、フレームは、カップリング接続部によって前腕に接続される。カップリング接続部は、カフ（前腕に確実且つ快適に取り付けられた）とフレームの間の接続部である。図１６のカフは、図１の前腕カフ／取付け部材と類似している。先行特許と上記の背景で説明された遠隔／微小アクセスツール全体の他の全ての構造物並びに関連機能及び基本根拠は、図１と図１６の間で同じである。
【００９７】
したがって、一般に、本明細書に記述された装置は、カフ（又は、カフがユーザの前腕に取り付けられたときは、カフに接続された前腕）が、フレームに対して少なくとも１つの自由度で動きうるように、カフと、１つ以上（例えば、１〜４）の自由度を有する１つ以上のカップリング接続部１６０１を含む。具体的には、幾つかの変形物では、カップリング接続部は、ジンバル、旋回軸、軸受（例えば、スライダ、レール、トラック）、又はカフ（及び／又はカフ内の前腕）がトラックに対して１つ以上の方向（例えば、軸方向）に動くことを可能にする任意の他の可動要素を含みうる。カップリング接続部は、１つ以上の方向の動きの伝達を妨げ、それによりそれらの動きを伝達できる。幾つかの変形物では、カップリング接続部は、フレームに対するカフ（及び／又は前腕）の制限された動きを可能にする弾性材料を含みうる。後で示される例は、微小アクセスツールと共に使用されうるか微小アクセスツールに組み込まれうるカフ装置（１つ以上の自由度を有しうる）の様々な実施形態を示す。
【００９８】
一般に、本明細書に記述されたカフ装置は、フレームが前腕に取り付けられる方法を改良し、前述の制限を克服できる。例えば、本明細書に記述されるカップリング接続部は、関節と関連した最大２つの回転自由度（ピッチとヨー）を有しうる。カップリング接続部は、これらの２つの回転がユーザの手首関節の関節運動と一致することを保証できる。換言すると、これらの２つの関節運動ＤｏＦの回転軸は、ユーザの手首関節を通りうる。後で図１７に示されるように（側面図で）、カップリング接続部１６０１におけるピッチ回転ＤｏＦは、フレームが前腕に対してピッチ回転することを可能にする。これは、ツールシャフト軸１７０３（黄）を前腕軸１７０９（赤）に対して斜めに保持することを可能にする。したがって、ユーザは、自分の前腕を快適な向きに維持しながら、ツールシャフトを、用途（例えば、外科的処置）によって必要とされる方向に向けうる。
【００９９】
図１８の平面図では、カップリング接続部でのヨー回転ＤｏＦが、フレームの、前腕に対するヨー回転を可能にする。これは、ツールシャフト軸１８０５（黄）を前腕軸１８０３（赤）に対して斜めに保持することを可能にする。したがって、ユーザは、自分の前腕を快適な向きに維持しながら、ツールシャフトを、用途（例えば、外科的処置）によって必要とされる方向に向けうる。
【０１００】
更に、カップリング接続部は、追加として、フレームの軸（又はツール軸又はデバイス軸）のまわりの回転ＤｏＦを備えうる。ハンドルとフレームの間に類似のロール回転ＤｏＦがないツール入力接続部（仮想中心、即ちＶＣ機構）と連動するカップリング接続部を検討されたい。換言すると、入力接続部は、ロール回転ＤｏＦをハンドルからフレームに伝達する。そのようなデバイスがユーザと接続されたとき、即ち、装置のフレームが、カップリング接続部を介して前腕に接続され、ユーザの手が、ハンドルを持つかハンドルとつながったとき、ユーザの手首の所定の向き（公称又は関節運動された）及び前腕の位置と向き（公称又は移動された）に関して、ユーザが他の動きを生成することなく自分の指をトゥワリングする場合、このトゥワリングが、入力接続部を介してハンドルからフレームに伝達される。フレームが、カフに対するロールＤｏＦを有し、カフが前腕に取り付けられるので、フレームは、前腕に対してフレーム軸のまわりにロール回転する。
【０１０１】
この構成は、ツール軸のまわりの大量のロール回転（最大３６０度、即ち全回転）を提供できる。このロール回転は、２つの発生源によるものか又は２つの成分を有する。最初に、カフが前腕に取り付けられるので、前腕の回内及び回外が、カフにおけるロール回転を生成する。フレームが、カフに対してロール回転ＤｏＦを有する場合でも、フレームは、カップリング接続部における摩擦によってカフと共に動く。次に、ユーザが、自分の回内／回外の限度に達したとき、ユーザは、自分の指のトゥワリングだけでフレームをツール軸のまわりにロールさせ続けうる。このとき、フレームは、カフに対してツール／デバイス／フレーム軸のまわりにロールする。
【０１０２】
使用中、ユーザは、所望の用途目的（例えば、外科的処置）を達成する為に、ロールの一方又は両方の成分を（任意の好ましい組み合わせで）使用することを選択できる。ツールフレームにロールの両方の成分が生じるので、これらの成分は、ツールシャフト遠位端にあるエンドエフェクタにおけるツール軸のまわりのロール回転として直接伝達され発揮される。
【０１０３】
この所望の強化されたロール機能が、フレームとカフの間のロールＤｏＦと、ハンドルとフレームの間のロール抑制（即ち、伝達能力）の特定の組み合わせによって生成されることに注意されたい。
【０１０４】
同様に、カップリング接続部は、追加として、フレームの軸（又は、ツール軸又はデバイス軸）に沿った並進ＤｏＦを備えうる。ハンドルとフレームの間に類似の並進ＤｏＦがないツール入力接続部（ＶＣ（仮想中心）機構）と連動するそのようなカップリング接続部を検討されたい。換言すると、入力接続部は、並進ＤｏＦをツール軸に沿ってハンドルからフレームに伝達する。そのようなデバイスがユーザと接続されたとき、即ち、装置のフレームが、カップリング接続部を介して前腕に接続され、ユーザの手がハンドルを持つかハンドルとつながったとき、ユーザの手首の所定の向き（公称又は関節運動された）及び前腕の位置と向き（公称又は移動された）に関して、ユーザが、他の動きを生成することなく自分の指をペッキングすると、このペッキングは、入力接続部を介してハンドルからフレームに伝達される。フレームが、カフに対する並進ＤｏＦを有し、カフが前腕に取り付けられるので、フレームは、前腕に対してフレーム軸に沿って並進運動する。
【０１０５】
この構成は、ツール軸に沿った追加量の軸方向並進運動を提供する。この軸方向並進運動は、２つの発生源によるものか、２つの成分を有する。最初に、カフが前腕に取り付けられるので、前腕を出し入れする動き（図５の方向１）は、カフで軸方向並進運動が生じる（カフが前腕に固定されているので）。フレームが、カフに対して並進ＤｏＦを有する場合でも、フレームは、カップリング接続部における摩擦によってカフと共に動く。次に、ユーザは、自分の前腕を出し入れすることに加えて、ハンドルを持ちながら自分の指によるペッキングだけでフレームをツール軸に沿って軸方向に並進させ続けうる。このとき、フレームは、カフに対してツール／デバイス／フレーム軸に沿って並進する。
【０１０６】
使用中、ユーザは、所望の用途目的（例えば、外科的処置）を達成する為に、軸方向並進の一方又は両方の成分を（任意の好ましいの組み合わせで）使用することを選択できる。軸方向並進の両方の成分がツールフレームで生じるので、これらの成分は、ツールシャフト遠位端にあるエンドエフェクタにおけるツール軸に沿った軸方向並進として直接伝達され現れる。
【０１０７】
この所望の強化された軸方向並進機能が、フレームとカフの間の並進ＤｏＦと、ハンドルとフレームの間の軸方向並進抑制（即ち、伝達能力）の特定の組み合わせによって生成されることに注意されたい。
【０１０８】
本明細書で述べた前腕取り付け組立体の入力接続部（即ち、仮想中心機構でよい）とカップリング接続部との間には明確な違いがあるが、この２つは一緒に使用されることが望ましいことに注目する必要がある。入力接続部によって提供されるピッチ及びヨー回転の軸は、仮想中心機構によってユーザの手首関節と一致させられる。前腕取り付け組立体（即ち、カップリング接続部）によって可能にされる２つの回転（ピッチとヨー）の軸は、ユーザの手首関節と一致されうる。これは、例えば、図５６に示される。この例では、示された平行運動装置の仮想中心機構は、ユーザの手が、ユーザ前腕に対してユーザ手首関節のまわりに回転してピッチ及びヨー方向の入力関節運動を提供するときに、出力接続部（即ち、ツールシャフトに対するピッチ及びヨー回転方向に関節運動するエンドエフェクタ）を駆動する為に必要である。入力接続部は、ハンドルとフレーム間の接続であり、一方、カップリング接続部は、カフとフレーム間の接続である。両方の接続部は、フレームを共通基準グラウンドとして共有する。
【０１０９】
この例では、平行運動入力接続部は、２つの自由度（ピッチとヨー）を有し、ハンドル５６０３をツールフレーム５６０１に結合する動きを伝達する２つの独立経路を有し、少なくとも２つの独立経路５６０５，５６０５’は、第１の経路と第２の経路を含む。第１の中間体が、第１のコネクタによってツールフレームに接続され、第３のコネクタによってハンドルに接続された第１の経路内にあってもよく、第２の中間体が、第２のコネクタによってフレームに接続され、第４のコネクタによるハンドルに接続された第２の経路内にあり、第１のコネクタと第４のコネクタは両方とも、第１の回転方向の回転を可能にし、第２の回転方向の回転を制限する。更に、第２及び第３のコネクタは、第２の回転方向の回転を可能にし、第１の回転方向の回転を制限する。
【０１１０】
この例では、ＶＣ機構が、２つの直交する軸入力のまわりの２つのＤｏＦを可能にするので、第３の回転軸（即ち、ロール）が抑制され、ツールシャフト軸のまわりのエンドエフェクタの回転を駆動することを可能にする。ツールフレームを同一軸のまわりに回転させるＶＣ機構の能力の直接的な結果は、ツールシャフトの回転である。前腕装置のカップリング接続部は、前腕軸をツールフレーム軸から分離し、手が、ツールシャフトを駆動するツールハンドルとフレームを既知のツール／フレーム軸のまわりに回転することを可能にすることによって、この特性を可能にする。この為、入力接続部とカップリング接続部は、同じ共通グラウンド（即ち、ツールフレーム）を共有し、デバイス全体の機能を検討するときは共生関係ではあるが別個の実体である。カップリング接続部に関連した別のクリティカルな設計側面は、入力接続部とカップリング接続部の互い及びユーザの手首関節に対するピッチ及びヨー軸の一致だけでなく、デバイスのフレーム／ツール軸に対するカップリング接続部のロールＤｏＦ軸の同心性である。この独特の特徴は、外科医による必要に応じてエンドエフェクタを操作できるように、この軸のまわりの一貫し且つ予測可能な回転を可能にする為に重要である。これらの軸が同心ではなく偏心であるときは、１つの軸が他の軸のまわりを回転し、その結果、ツールシャフトとエンドエフェクタの予測不能な「突然の揺れ（lurching）」が生じる。
【０１１１】
上記２点をまとめると、一般に、デバイスは、これら４つのＤｏＦの任意の組み合わせ（ユーザの手首関節を中心とする２つの関節運動回転ＤｏＦ（ピッチとヨー）、ツール／デバイス軸のまわりの回転ロールＤｏＦ、デバイス／ツール軸に沿った軸方向並進ＤｏＦ）を提供するカップリング接続部を備えうる。ＤｏＦとして提供されない動きは抑制される。例えば、これらの４つのＤｏＦが全て提供されるときは、前腕の２つの並進ＤｏＦ（図５に方向２及び３によって示された）が抑制され、したがってカップリング接続部を介して前腕からフレームに伝達される。ユーザの入力運動と、デバイスエンドエフェクタ（ツール出力）における対応する出力運動との１対１マッピングの根拠全体が、より有効に維持され達成される。
【０１１２】
手首関節に提供されるＤｏＦ又は動きは、明確に定義された接続部（例えば、旋回軸、ピン、スライド、スロットなど）によって達成されてもよく、何らかの柔軟／弾性取り付け機構（例えば、バンド、伸縮性ベルクロなど）を使用する抑制欠如によって提供されてもよい。
【０１１３】
カップリング接続部の種々の実施形態を、示されたＤｏＦとそれらのＤｏＦを達成する種々の方法の様々な組み合わせで、以下に述べる。
【０１１４】
実施形態１
図１９は、３軸ジンバル（３ＤｏＦ）を示し、図２０は、この変形物と共に使用されうる球形ころ軸受（３ＤｏＦ）を示す。
【０１１５】
前述したような前腕取り付け組立体は、フレーム、接続機構及びカフを含む。３ＤｏＦを提供する一実施形態が上に示される。装置は、機器境界（１０）でフレームと接続し、フレームに対する確実な剛性取り付けを行う。装置内で、腕軸のまわりの前腕の回転と手軸のまわりの回転が、回転軸（１２）によって可能にされる。これは、一実施形態では、１つの面が最小抵抗で別の面と交差摺動し、キー留めシステム（この場合、Ｔ型スロット）によってその１つの回転軸に制限されるキー留めトラックシステムによって達成されるが、これに限定されない。装置内で、（１４）と（１６）によって示された軸は、手首自体の２つの軸と類似している。これらの軸は、手首屈曲／伸展（１４）並びに手首偏向（１６）の際に制約のない回転を提供する。これは、一実施形態では、回転を可能にする軸に沿ってピン留めされた同心リングによって達成されるが、これに限定されない。最も内側のリングは、ユーザの前腕と接続機構の間の半剛性接続器として働くカフとして識別される。カフは、快適に装着でき、様々な手首サイズに対して確実に適合するように意図される。カフは、圧縮又は拘束システムによって、ユーザが、操縦可能デバイスを制御し、接続機構と仮想中心機構を介して入力を伝達したいときに、ユーザの前腕を一時的に保持するように意図される。
【０１１６】
微小アクセスツールに関連するとき、３ＤｏＦを有する装置は、ユーザを、手首関節に確立されたグラウンド基準で共通グラウンドに並進的に抑制し、全ての回転度で抑制解除することを可能にする。手首関節におけるこの新しく確立されたグラウンド基準は、ユーザが、ツールハンドルに力を加え、フレームと無関係にエンドエフェクタの動きを制御することを可能にする。手首関節のグラウンド基準は、ユーザが、入力の為の運動力を加えたときに、前腕によって一定に保持されたグラウンドに対してハンドルを活用することを可能にする。ハンドルと前腕の間に生成される内部力フィードバックループは、フレームから、トロカールカニューレや最終的には患者などの外部グラウンドにあらかじめ伝達されていた可能性のある力を減らすか又は無くすので、微小アクセスツールデバイスのどれにも有利である。これらの力を減少させることによって、デバイスは、特に縫合を多用するＭＩＳ処置中に患者に与える外傷を少なくできる。
【０１１７】
実施形態２
図２１Ａは、ツール軸２１０２を有する細長ツールシャフト２１００を含むフレーム２１０１を有する汎用微小アクセスツールを示す。カフ２１０８は、内側ジンバル２１０６の一部として構成される。内側ジンバル２１０６、外側ジンバル２１０４及び軸受（スライド２１１２として構成された平軸受として示された）が、フレーム２１０１とカフ２１０６の間で接続される。この例では、内側ジンバルは、カフのシートを構成し、１対のピンによって外側ジンバルに旋回可能に接続される。外側ジンバルは、１対のピンによって軸受（スライド２１１２）に旋回可能に接続され、軸受は、フレームによって構成されたトラック内で摺動してロール回転を可能にする。あるいは、図２０のロール軸受などの異なるタイプの軸受が使用されうる。したがって、この例の身体（例えば、前腕）取り付け機構は、ピッチ、ヨー及びロールＤｏＦの為に構成され、ロール軸がツール軸と同じになるように配列される。ツール軸（ロール軸）、ピッチ回転軸、及びヨー回転軸は全て、ユーザの手首又は前腕を保持する為にカフ内に形成された開口内の点で交差する。
【０１１８】
図２１Ｂ〜図２１Ｇは、カフ２１５６とフレーム２１５１の間の自由度を概略的に示す。この例では、合計６つの自由度、即ち３つの並進と３つの回転がある。図２１Ｂは、カフ２１５６とフレーム２１５１の間の軸方向並進２１８０を示す。図２１Ｃは、カフ２１５６とフレーム２１５１の間の水平並進２１８２を示す。図２１Ｄは、カフ２１５６とフレーム２１５１の間の軸方向並進２１８４を示す。図２１Ｅは、カフ２１５６とフレーム２１５１の間のロール回転２１８６を示す。図２１Ｆは、カフ２１５６とフレーム２１５１の間のピッチロール回転２１８８を示す。図２１Ｇは、カフ２１５６とフレーム２１５１の間のヨー回転２１９０を示す。
【０１１９】
実施形態３
図２２と図２３に示された前腕取り付け組立体は、２ＤｏＦを提供し、実施形態２で前述されたデバイスと似ているが、手首（１６）の偏向回転を可能にしない。この実施形態では、キー留めトラックシステムも存在するが、これは、前の例で同心リングの積み重ねに対立するものとして２ＤｏＦが同じ瞬間に起こるボールイントラックシステムを利用する。この１ＤｏＦの損失は、必ずしもデバイスに害を与えるものではないが、ユーザが必要としうる何らかの動きを制限する。１ＤｏＦを制限することは、この軸（偏り回転）が抑制される唯一の軸であることを意味しない。本明細書で述べる微小アクセスツールデバイスに適用するとき、典型的に偏向軸のまわりに起こる回転は、最低約５〜１０度である。この軸が抑制されるとき、デバイスは、片手で空間内で操作され完全に支持されうる。これは、外科医が他方の手による支持（グラウンディング）なしにツールシャフトをトロカールカニューレに導入し除去することを選択できるので有利である。これは、前述のデバイス（３ＤｏＦ装置）では容易に達成されず、その理由は、ツールフレームが、トロカールカニューレ又は外科医の反対の手によってツールシャフトに沿った第２の点によってグラウンディングされるまで、この軸のまわりにぶれる可能性があるからである。
【０１２０】
この実施形態では、カフは、ベルクロストラップ又は手首時計バンド型クロージャなどの拘束システムによって手首に快適且つ確実に取り付ける半剛性体である。カフは、前腕、手首関節及び手に対する回転軸と手首中心の位置を維持する。カフは、ユーザが、リング又はトラックシステムに「スナップ式」に入ることを可能にし、そこで、手首を通る軸の反対端にある２つのボールが、ユーザの手首をトラックにキー留めするピンとして働き、また関節運動の回転面になる。カフを外すとき、ユーザは、単に半剛性カフの外向きばね力に打ち勝ってリングから「スナップ式」に出す。カフの外向きばね力が、カフを保持し、適所にあるユーザの手首が、前述された特性を接続機構に提供する。
【０１２１】
図２４Ａと図２４Ｂは、ベルクロストラップを使用して前腕に取り付けられた手首カフを示す。図２５は、装置（前述のようなカフとカップリング接続部を含む）を、カフがフレーム（及び、取り付けリング）から離れた状態で示す。図２６は、ユーザに接続され（即ち、取り付けられ／保持され）る前のデバイスを示す。最終的に、図２７は、カフが取り付けられユーザと接続された状態のデバイスを示す。図２８は、カップリング接続部がどのようにツール軸を前腕軸とは異なる向きにできるかを示す。図２９は、カップリング接続部がどのようにツール軸を前腕軸とは異なる向きにできるかを示す。カップリング接続部は、ツール軸が前腕軸とは異なる向きになることを可能にする。
【０１２２】
実施形態４
図３０は、上の実施形態３と類似の変形物を示すが、図３０に示されたようなカップリング接続部によって提供される追加の軸方向並進ＤｏＦを有する。線形ガイド、スロット又は軸受（下の図の１８）が、軸方向並進ＤｏＦを提供する。この変形物では、カップリング接続部３０１は、１８０度離された１対のピン（図３０では見えない）によって第１の軸１４の回転を可能にするジンバルである。これらのピンは、また、フレーム上のトラック内で摺動又はロールして複合カップリング接続部のロール回転１２を提供できる軸受として構成される。カフ（図示せず）が、ジンバル内に形成されてもよく、ジンバルに堅く取り付けられてもよい。
【０１２３】
実施形態５
図３１Ａと図３１Ｂに示された変形物では、前腕取り付け組立体は、１つのＤｏＦを提供し、前述した２つのデバイスに似ているが、手首の屈曲／伸展（１４）又は偏向（１６）を可能にしない。２ＤｏＦへの制限は、この２ＤｏＦが抑制される数少ない２つの軸であることを意味しない。この実施形態は、内側リングが外側リングと摺動交差し、１つの軸のまわりの回転に制限するキー付きＴスロットシステムを利用する。この選択肢は、ユーザが必要とすることがある動きを制限する。
【０１２４】
実施形態６
前腕取り付け組立体の別の例（例えば、前腕取り付け組立体）が、図５４Ａ〜図５４Ｂに示され、これは、カフ（この例では内側ジンバル５４０１の一部）とフレーム５４０５の間のピッチ及びヨー回転運動を可能にするように構成され、また（例えば、カフと内側ジンバル５４０７の間又はフレーム５４０５と外側ジンバル５４０９の間）に軸受も含まれうる。この例では、ピッチ及びヨー回転は、カフとジンバルフレームの間の接続（タブ５４１１と５４１３）の従順性によって、カップリング接続部に可能にされる。これらの２つの回転は連続的でなくてもよいので、示されたように、ピン接続部以外の従順／屈曲接続部が使用されうる。
【０１２５】
図５４Ｂでは、ピッチ５４２２とヨー５４２１の並進が示される。２軸（ピッチ及びヨー）ジンバル組立体のこの変形物は、ピッチとヨー両方の回転自由度を提供するように従う従順部材を含む。カフ／内側ジンバルのそれぞれと外側ジンバルの間の従順部材、及び外側ジンバルとジンバルフレームは、回転軸を提供し、設計を最小構成要素で実現する。一体カフ／内側ジンバル５４０１と外側ジンバル５４０９は、１対の従順部材５４１１によって（内側ジンバルと外側ジンバル間のヨー軸に沿って）接続されてヨー回転を提供する。同様に、外側ジンバルとジンバルフレーム間の１対の従順部材５４１３（ピッチ軸に沿った）が、ピッチ回転を提供する。これらの従順部材は、それぞれの向きで捻れ適合できる伸縮性、可塑性又は弾性材料から作成されうる。従順部材の異なる設計に基づいて、ピッチ回転軸が、内側ジンバルと外側ジンバルの間の従順部材によって形成され、ヨー回転軸が、外側ジンバルとジンバルフレームの間の従順部材によって形成されうる。
【０１２６】
図３２と図３３は、一点弾力性繋ぎ輪と考えられうるカフの変形物を示す。この例では、取り付けは、シリコーンバンドを使用し、前述の一点弾力性繋ぎ輪と類似の抑制を提供する。
【０１２７】
図３４と図３５は、一点繋ぎ輪の別の例を示す。この例では、取り付けは、前述の一点繋ぎ輪と類似の抑制を適用するベルクロ時計バンド型カフである。
【０１２８】
図３６は、一点繋ぎ輪式カップリング接続部がどのようにツール軸を前腕軸とは異なる向きにできるかを示す。
【０１２９】
実施形態７
図３７〜図３８は、別の変形物を示す。この実施形態では、フレームは、前腕を取り囲むがカフによって前腕と接続しないリングを備える。これは、フレームと前腕の間に接続部や接続がないように見える。しかしながら、リングの内径は、使用中に前腕の周囲に接触してそこに乗り、上方／下方並進及び前腕とフレーム間の左右並進の必要な伝達を提供できる。同様に、前腕とフレームの間の空気ギャップと必要に応じた接触によって、フレームが、前腕に対してフレーム／デバイス軸のまわりにロール回転できる。リングの内径は、前腕との接続（起きたときに）を快適にし、フレームリングと前腕が相対的に摺動する際の摩擦を最小にする為に、適切な材料が当てがわれうる。
【０１３０】
実施形態８
別の変形物が、上記の実施形態１（図１９と図２０）と類似してもよく、実施形態１に示された３つの独立した回転接続部の代わりに、玉継手によって３つの回転が作成される。カップリング接続部は、単に玉継手でよい。この設計の限界は、ユーザの手首関節を中心とする玉継手と関連付けられた３つ全ての回転軸を得ることが慎重を要することである。
【０１３１】
実施形態９
図３９は、別の設計を示し、前腕取り付け組立体は、他の種類の微小アクセス（手術又は他の）デバイスに関連できる。図１５の基本概念と、フレーム、カフ及びカップリング接続部の全ての関連特性を検討されたい。フレームは、米国特許第８，６６８，７０２号明細書の関節運動微小アクセスデバイスについて示されたもの以外の目的の為のグラウンド基準として働きうる。
【０１３２】
図３９で、装置は、エンドエフェクタを操作するためのスイッチやボタンなどの制御部を備えたハンドルを含む。この例では、むしろ、入力接続部に何も関節運動（ピッチ及びヨー回転）がなく、ユーザの指／親指からツールエンドエフェクタ開／閉運動に伝達されなければならない開／閉運動だけを有するデバイスを検討されたい。
【０１３３】
この例では、ツールは、入力接続部を含まなくてもよい。その代わりに、ハンドルは、開／閉動作を生成する手段（例えば、シザーグリップ、親指押しレバー、フィンガ押しレバーなど）を備える。この閉動作は、ハンドルからツールフレーム又はシャフト上の点まで進み、次にフレームとシャフトを通ってエンドエフェクタまで引き回される柔軟ケーブル導管システムを介して、エンドエフェクタの対応する閉動作に伝達されうる。図３９を再び参照されたい。
【０１３４】
典型的な関節運動しない微小アクセスデバイス（例えば、腹腔鏡手術機器）では、手と関連した震えがエンドエフェクタで増幅され、手術結果が最適でなくなる。一般に、自然な震えは、前腕より手／指／親指の方が大きい。しかしながら、提案された装置により、手／指／親指を他の独立した動作の為に自由にしたまま、前腕取り付け組立体によって前腕上のツールフレームが安定化される。これにより、ツールシャフトの遠位端でエンドエフェクタに伝達される震えが小さくなることが保証される。この場合、手／指／親指の１つの可能な独立動作は、親指／指によってハンドルにあるレバーを閉じることでよい。手／指／親指が、柔軟ケーブル導管だけを介してフレームに接続されると、手／指／親指と関連した震えが、フレームに伝達されず、したがってエンドエフェクタに伝達されなくなる。例えば、図４０Ａ〜図４０Ｂを参照されたい。
【０１３５】
図４０Ａは、従来の腹腔鏡機器における前腕と手の震えの伝達を示す（振動／小さい線の数は、震えの定性的大きさを示す）。図４０Ｂは、提案された装置における前腕と手の震えの伝達を示す（振動／小さい線の数は、震えの定性的大きさを示す）。手の震えの伝達を最小にすることに加えて、この装置は、更に、ユーザの手の動きをフレームから分離し、それにより震えがツールシャフト又はフレーム上に力を加えないようにするのに役立つ。多くの操縦可能及び操縦不能な機器は、一般にハンドル上に配置されたボタン、レバー、トリガ又は他の活動化スイッチを有する。ユーザは、力を加えてハンドルを握り且つ／又はそれらのスイッチを作動させる。典型的な機器では、そのような力は、ツール体全体（シャフトとエンドエフェクタ）に伝達され、エンドエフェクタの位置と動きに影響を及ぼし、それにより手術内の精度が損なわれる。提案された装置は、ユーザの手の動きをツールフレーム／シャフトの動きから分離又は切り離すことによって、この問題を克服するのに役立つ。
【０１３６】
上の図では、フレーム／ツール軸と前腕軸が位置合わせされて示されているが、前述したように、カップリング接続部が、ユーザがフレーム／ツール軸を前腕軸とは異なる方向に向けることを可能にする２つの回転ＤｏＦ（ピッチとヨー）を備えうることに注意されたい。この場合、ロール回転がハンドルからフレームに伝達されないので（入力接続部がない場合）、指のトゥワリングがフレームに伝達されず、したがってエンドエフェクタに伝達されない。
【０１３７】
実施形態１０
図４１は、前腕取り付け組立体が、他の種類の微小アクセス（手術又は他の）デバイスに関連できる実施形態を概略に示す。例えば、これらのデバイスは、ツール軸を含まず、代りにツール軸を有するツールを保持又は支持できる。例えば、フレームは、ツールが嵌合できるマウント（例えば、孔、開口など）を有し、ツールはそのマウント内に固定されうる。図１５の基本概念と、フレーム、カフ及びカップリング接続部の全ての関連特性を検討されたい。フレームは、米国特許第８，６６８，７０２号明細書の関節運動微小アクセスデバイスについて示された目的以外の目的の為のグラウンド基準として働きうる。
【０１３８】
より正確に言うと、入力接続部に何も関節運動（ピッチ及びヨー回転）がないが、ユーザの指／親指からツールエンドエフェクタ開／閉運動に伝達されなければならない開／閉運動だけを有するデバイスを検討されたい。ツールは、軸を有するシャフトと、シャフトに堅く接続されたハンドルとを有する。
【０１３９】
図１５のフレーム（前述されたカップリング接続部によって前腕に接続された）は、ここで、ツールシャフトの安定化を支援するツールシャフト用の拡張グラウンド支持を提供する。フレームとツールシャフトの間には軸方向摺動接続部がある。この軸方向摺動接続部は、ツール軸とフレーム軸が互いに位置合わせされ、ツールがフレームに対して軸方向に並進できることを保証する。この装置は、ツールシャフトがフレームにではなくハンドルに直接取り付けられている点が先行装置（例えば、図１６）と異なる。
【０１４０】
更に、ハンドルは、開／閉動作を生成する手段（例えば、シザーグリップ、親指押しレバー、指押しレバーなど）を備える。この閉動作は、ツールシャフトを介してハンドルからエンドエフェクタに至る伝達システムによって、エンドエフェクタの対応する閉動作に伝達されうる。例えば、図４１を参照されたい。
【０１４１】
図４１では、フレーム／ツール軸と前腕軸が位置合わせされて示されているが、前述したように、カップリング接続部が、ユーザがフレーム／ツール軸を前腕軸とは異なる方向に向けることを可能にする２つの回転ＤｏＦ（ピッチとヨー）を備えうることに注意されたい。この場合、ツールシャフトが、ハンドルに直接接続されるので、指／親指のトゥワリング又はペッキング運動が、ツールシャフトとツールシャフトの遠位端にあるエンドエフェクタに直接伝達される。カップリング接続部には、ピッチ及びロー回転以外の追加のＤｏＦがなくてもよい。
【０１４２】
図４２と図４３を参照すると、前腕取り付け組立体の別の実施形態（実施形態１の変形物）が示される。前述した装置と同様に、共通グラウンド（即ち、ツールフレーム）に対して手首カフにおける３つの自由度（ＤｏＦ）を提供する。装置は、ツールフレームに堅く取り付けられると理解される外側ガイドリングを含みうる。外側ガイドリングは、後続リング間の軸受面として働く隆起内側トラックを有する剛体である。外側リングの隆起トラックは、ロールリングである後のリングをガイドし抑制する（キー留めする）。外側リングの隆起トラックは、更に、外側リングによって規定された軸（図４４の軸３）のまわりで自由回転する為の低摩擦又は滑らかな軸受面を提供する。この前腕取り付け組立体が、前述のように、ユーザの前腕に取り付けられるとき、外側リング軸は、指先で行われる回内、回外又は捻りによって、ユーザがフレームのロール回転を駆動する軸であるツール軸（図１７に示されたように）と同じである。
【０１４３】
軸受の１つの実施態様では、軸受は、ロールリングである（図４９を参照）。この例では、ロールリング上のスレッドの外側スロットと、外側リングの隆起内側トラックとの間に、少し外方に圧縮する嵌め合いがあってもよい（図４４に示されたような）。これらの２つのリング間の接続は、線接触（図４８を参照）だけが行われ、各リングに対してＤｏＦが抑制され、したがってリング間の摩擦抵抗が減少するものである。これらの接触は、構成要素間の摩擦抵抗が最小になるように、面接触又は多点接触でもよいことを理解されたい。ロールリング（図４９と図４４を参照）が、外側ガイドリング上の隆起内側トラックの対向壁に乗る１つ以上の主要部材（スレッドとも呼ばれる）を備えうる。これらの部材は、外側ガイドリングの隆起内側トラックと結合する外側スロットを含む。各スレッド部材が、スレッドピン（図４８、図５０、図４３）を支持でき、所定の１対の正反対側にあるスレッドピンは、外側ガイドリングのまわりのロールリング回転によって定義された回転軸（軸３）と交差する軸（軸２）を定義する。図４３に示されたように、ロールリングは、更に、主スレッド部材を接続する１つ以上の連続リングで作成された補助部材を含みうる。図４４は、１つのそのようなリングだけを示す。スレッドを支持する連続リングは、スレッド部材の抑制を支援して、同じ方向（ＣＷ又はＣＣＷ）の軸３のまわりの回転速度を等しくし、軸３と交差しないように軸２の望ましくない並進を妨げる（図５０を参照）。スレッド部材が、連続リングによって接続されないとき、軸３のまわりに異なる速さで回転し且つ／又は並進して、その結果、外側リングとスレッドリングの間が結合しやすい。リングが、外側ガイドリングによって半径方向に抑制されるので、スレッドの並進と等しくない回転速度が、連続リングによって防止される。
【０１４４】
ロールリング内に支持された２本のピン（図４３ではスレッドピンと呼ばれる）によって定義された軸２は、偏向リングとして知られる後続リングの回転軸である。使用中、前腕取り付け組立体が、ユーザ前腕に取り付けられたとき、軸２は、その手首関節でユーザの偏向軸とほぼ一致する（図４２と図４３に示された）。偏向リングは、スレッドピンによって定義された軸２のまわりに自由に回転できる剛体である。スレッドピンと偏向リング内の収容孔との間、並びにスレッドピンとロールリングとの間に適切な嵌め合いがあり、その結果、偏向リングが、ロールリングに対して、スレッドピンによって確立された軸２のまわりに自由に回転できる。図４４は、スレッドピンが抑制され、それにより回転軸（軸２）が確立される、各リング内の位置を示す。偏向リングは、図４５に示されたようなスレッドピンによって定義された軸に直角の軸を定義する少し大きい２つの半円切欠き５４０４を有する。偏向リング上の切欠き５４０４は、後続カフを偏向リングに素早く脱着する為の１つの方法を例示する。偏向リングは、様々な塑性材料から製造されうる。僅かに大きい半円形形状５４０４と様々な種類の塑性材料の弾性特性によって、カフのスナップ嵌めピン（図４５、図４６ではスナップ嵌めピンと呼ばれる）と、偏向リング上の収容孔との間に、低い回転摩擦抵抗を有する適切な保持を提供するスナップ嵌め機構が可能になる。カフのスナップ嵌めピン設計は、カフから延在して軸１を定義する圧縮ピン又は一体型円筒体を含みうる。スナップ嵌めピンが、偏向リング上の収容特徴形状にスナップ嵌めされた後で、接続部は、軸１のまわりの回転接続部として働く（図４４と図４６を参照）。この機構内の対応ピンの適切な保持は、この前腕取り付け組立体が、共通グラウンド／ツールフレーム／外側リングに取り付けられた任意のデバイス又は機器の全重量を支持し、ツールフレーム／外側リングとユーザ前腕に取り付けられた手首カフの間の抵抗に打ち勝つときに必要である。各半円形切欠き５４０４は、ユーザがピンを位置合わせし後続カフを偏向リング内に固定するときに、対応するスナップ嵌めピンのガイドランプとして働くＶ字形切欠きによって先行されうる。本明細書で述べる保持構造は、保持の一例に過ぎない。保持構造は、ボールイントラック、ばねピン／スルーホール、留め金式、スナップ嵌め式、軸方向に位置合わせされた１対の磁石、若しくは他の磁石構成、又は、唯一の回転ＤｏＦと回転軸に沿った潜在的に１つの並進ＤｏＦを提供すると同時に他の全てのＤｏＦを抑制する他の構造を含むが、これらに限定されない。保持構造は、開示の範囲から逸脱することなく多くの他の形を取りうる。
【０１４５】
偏向リング内にスナップ嵌めする２本のスナップ嵌めピンによって定義される軸１は、手首カフとして知られる後続リングの回転軸である。使用中、前腕取り付け組立体が、ユーザ前腕に取り付けられたとき、軸１は、その手首関節でユーザの屈曲／伸展軸とほぼ一致する（図４２と図４３に示されたように）。手首カフは、偏向リング上の対応する切欠きに抑制されたときに、偏向リングに対して、その湾曲の両端から突出する２本のピンによって定義される軸１のまわりに自由に回転できる剛体である。手首カフと偏向リングの両方の特定の幾何学形状によって、ユーザは、自分の手を偏向リングに差し込み、手首カフを保持機構に取り付け、それによりユーザの手首が、前腕取り付け組立体の３つの軸の交点に抑制されることを可能にする。手首カフの意図は、ユーザの手首とできるだけ快適且つ確実に接続することである。これらの要件は、カフの外側面に付着され、手首カフの内側まで２つの通路を通る織物ストラップによって満たされうる（図４６を参照）。織物ストラップは、マジックテープ（登録商標）のオス部分とメス部分をそれぞれ重ねることによってマジックテープ（ベルクロ（登録商標））クロージャ機構によって、任意の手首サイズでも余りのないように固定されうる各端で固有長で終端する。織物ストラップは、僅かな張力で確実に適合するように、前に定義されたようにユーザの前腕のまわりに巻き付けられる。各ユーザの確実な適合は、パッドを含む適切にサイズ決めされたストラップを選択することによって決定されうる。パッドは、手首の幅と大きさを測定した人体計測データに基づく３つのサイズ（小、中及び大）を含むがこれらに限定されない。パッドは、ユーザの手首のクッションとして働くだけでなく、その主な機能は、シムとして働き、様々な手首サイズをカフの中心に合わせ、最終的に、ユーザの手首、前腕及び手の中心軸を手首取り付け装置軸の交点と一致させることである。本明細書で述べるマジックテープクロージャとパッドを有する織物ストラップは、ユーザの前腕をカフに取り付ける為の一例に過ぎない。ユーザの前腕をカフに取り付ける為に、織物ストラップ、成型シリコーンバンド、金属結合バンド又は弾性ストラップと、留め金、プロング、プレス嵌め又はスナップ嵌め型機構、ラチェット機構などとの任意の組み合わせを含むがこれらに限定されない多くの取り付け選択肢があり、これらは、様々な手首サイズに対応すると同時に手首に対する適切な拘束を提供できる。一体型固定機構（スナップ）を含むカフを示す図４６を参照されたい。
【０１４６】
前述のように、前述されたジンバルをフレーム及び／又は他のカップリング接続部（例えば、他のジンバル）に結合するピンは、カップリング接続部（例えば、ジンバル）のツールからの取り外しを可能にし、それにより、例えば、ユーザは、カフを手の上及び手首又は前腕上に置くことができ、それによりカフをそこに取り付けできる。取り付けられた後で、ピンをツールに差し込み、例えばフレーム又は他のカップリング接続部にスナップ嵌めできる。図５３Ａ〜図５３Ｄは、ツールから（例えば、外側ジンバルから）脱着可能なカフ（例えば、一体型カフを有するジンバル）を構成するカップリング接続部の別の例を示す。この例では、剛性カフが、回転軸に沿った１対のばね式ピン５３０２，５３０２’を有するＣ形ジンバル体上に形成される。このジンバルをカフと共に、ユーザの前腕にしっかりと配置できる。この後、カフ（前腕に装着された）を前腕軸に沿って外側ジンバル上のランプ特徴部５３０６に挿入して、両方のばね式ピンが、ランプ特徴部上で延びて押されるようにする。更に、カフが、前腕軸に沿って並進するとき、内側ジンバルからの反力によって押されたピンが、その基準位置に戻り、カフを固定し、その結果、両方のピンの中心を通る軸（カフ上の回転軸）が、外側ジンバル上の両方のスロット／孔の中心を通る軸（内側ジンバル上の回転軸）と一致して、カフと外側ジンバルの間の共通回転軸が形成される。これにより、カフの外側ジンバルとの適切な固定が提供され、更に第１の回転軸のまわりの回転ＤＯＦが維持される。カフを外側ジンバルから外す為には、ユーザは、ばねを押し、次にカフを同じ前腕軸に沿って後ろに並進させることによって、ピンを押す。
【０１４７】
外側ジンバル設計の別の代替実施形態は、凹状内側トラックを備え、凹状内側トラック内で、ロールリングが、前述の軸のまわりの１つの回転度だけに抑制される。また図４４を参照すると、外側ガイドリングから手首カフまでの構成要素の連続配列（順に軸３、軸２及び軸１を生成する）が見える。しかしながら、外側リングと手首カフの間のこれらの３つの軸が異なる順序となる、異なる順序の構成要素を想起できる。例えば、軸の順序は、軸３、軸１、軸２、又は軸２、軸１、軸３などでよい。
【０１４８】
次に図４７を参照すると、これらの図は、外科用ツール／機器と連動する前腕取り付け組立体を示す。使用中、外科医は、手首カフを自分の前腕に結び付ける。次に、彼は、自分の手を偏向リング（外側リングと既に組み立てられた、ロールリングと既に組み立てられた）に通し、手首カフのスナップ嵌めピンを偏向リングの対応する収容特徴部にスナップ嵌めする。外側リングは、ツールフレームに堅く結合され／取り付けられ、ツールフレームは、ツールシャフトに結合され／取り付けられる。外科医の手／掌が、ツールハンドルを持つ。ツールがユーザとこのように接続された後で、ツールシャフト軸をユーザの前腕軸に対して任意の方向に向けることができる（図１７と図１８を参照）。更に、外科医がハンドルを持ち、前腕の回内／回外運動又は指のトゥワリング運動を用いて、ハンドルを前腕軸（図１７の１７０９）又は手軸（図１７の１７０７）のまわりに回転させるとき、この回転は、入力接続部（この場合はＶＣ機構）を介してハンドルからツールフレーム／外側リングに伝達される。ツール軸のまわりのツールフレームのこの回転は、外側リングとロールリングの間の回転摺動接続部（軸３のまわり）によってガイドされる。これにより、ツール軸と軸３が一致する。前腕取り付け組立体によって提供される軸３接続部は、ユーザの手と前腕のまわりの、ツールフレーム全体の滑らかで、明確で、低摩擦／抵抗のロール回転を可能にする。図５２Ａ〜図５２Ｇは、更に、外科用ツール／機器（例えば、エンドエフェクタ、蛇行出力接続部、平行運動２ＤＯＦ入力接続部である入力接続部を含む外科用ツール）を備えた前腕取り付け組立体の多くの変形物を示す。
【０１４９】
本発明の追加の態様は、重心（ＣＧ）がツール軸（即ち、軸３）上又はその近くになるように、ツール全体と特にフレームと外側リングの適切な重量分散を含む。これにより、外科医が、ツール全体を軸３のまわりにロールさせてこのロールを手で駆動するとき、重力によるロール抵抗の感覚ができるだけ少なくなることが保証される。実際にＣＧがオフ軸の場合、ロールの特定の伸張／部分の間、外科医は、ツール全体の重さを重力に逆らって持ち上げ、同時に他の伸張／部分の間にツールがロールするときにそれ自体の重さで落下することになる。また、上昇状態でＣＧが横に移動するときに、度を超えた落下感覚になる（これにより外科医の注意がそらされることがある）。したがって、ツール全体の重要な設計目標と性能メトリックは、重量のバランスがとれ、即ちＣＧがツール軸（即ち、軸３）にあるかそれに近くなるようにツール全体を設計することである。これは、外側リングとツールフレームの設計／サイズ／形状／ジオメトリを指定できる。
【０１５０】
前腕取り付け装置によって可能になるデバイスレベル機能の別の態様は、外科医の手首関節運動（２つの回転）とトゥワリング運動を前腕運動（３つの並進運動と、更に前腕回内／回外（即ち、ロール回転））から分離するのを支援することである。前者は、より細かくより微妙な動きに対応し、後者は、力強い動きに対応する。細かい／微妙な動きと粗く／力強い動きのそのような分離は、複雑な処置を行なっている外科医に対する大きな支援である。
【０１５１】
図４２と図４３の前腕取り付け装置実施形態の更に別の応用／用途（図４７と異なる）では、リモートアクセスツール（例えば、外科用ツール（図５１を参照））内のリモートエンドエフェクタを制御する為の３軸ジンバル型機構がユーザによって使用されうる。
【０１５２】
手首カフをユーザの前腕に取り付けでき、したがって、フレームは、ユーザの手首と前腕に対して３回転ＤｏＦを有する。ユーザは、前腕をフレームに対して関節運動させ回転させて、前腕取り付け接続部内のそれぞれの軸のまわりの３つの回転を生成する。装置のこれらの回転／ＤｏＦ（軸１、軸２及び軸３のまわり）の幾つか又は３つ全ては、機械的又は電子的に取得され、リモートエンドエフェクタにおける対応する回転／ＤｏＦに伝達されうる。図５１を参照されたい。
【０１５３】
この場合、前腕取り付け接続部は、リモートアクセスツールの入力接続部として働き、手に保持されたツールハンドルとツールフレームとの間に追加の入力接続部がないことに注意されたい（図４７の場合のような）。また、これが連続運動（Ｓ−Ｋ）入力接続部の例であることに注意されたい。
【０１５４】
しかしながら、Ｓ−Ｋ入力接続部のこの機構のきわめて重要な独特な機能は、他のデバイスを保持する為の手を自由にしたまま、全ての回転／ＤｏＦが前腕の動作によって生成されることである。また、前腕は、ハンドルより低い震えを有し、より高い駆動力を生成できる。
【０１５５】
本明細書で述べる全ての実施形態では、カフが前腕に取り付けられ、したがって、カフ、カップリング接続部及びフレームが、前腕によって支持されうるが、カフが手に取り付けられるか（即ち、手首関節に対して遠位位置に）、ユーザの手首関節に取り付けられる他の実施形態も使用されうる。
【０１５６】
本明細書で、特徴又は要素が、別の特徴又は要素の「上」にあるように言及されるとき、その特徴又は要素は、別の特徴又は要素のすぐ上にあってもよく、介在する特徴及び／又は要素が存在してもよい。これと対照的に、特徴又は要素が、別の特徴又は要素の「直接上」にあるように言及されるとき、介在する特徴又は要素はない。また、特徴又は要素が、別の特徴又は要素に「接続され」、「取り付けられ」、又は「結合され」るように言及されるとき、他の特徴又は要素に直接接続され、取り付けられ、結合されてもよく、介在する特徴又は要素は存在してもよいことを理解されたい。これと対照的に、特徴又は要素が、別の特徴又は要素に「直接接続され」、「直接取り付けられ」又は「直接結合され」ていると言及されたとき、介在する特徴又は要素は存在しない。１つの実施形態に関して記述され示されたが、そのように記述され示された特徴と要素は、他の実施形態に適用できる。また、当業者は、別の特徴の「隣」に配置された構造又は特徴に対する言及が、隣の特徴の上に重なるか下に重なる部分を有しうることを理解するであろう。
【０１５７】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態について述べる為だけのものであり、本発明を限定するものではない。例えば、本明細書で使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈で明確に断らない限り、複数形も含むように意図される。更に、用語「含む（comprises）」及び／又は「含む（comprising）」は、本明細書で使用されるとき、記述された特徴、ステップ、操作、要素及び／又は構成要素の存在を示す、１つ以上の他の特徴、ステップ、操作、要素、構成要素及び／又はそのグループの存在又は追加を排除しないことを理解されよう。本明細書で使用されるとき、用語「及び／又は」は、関連した列挙項目のいずれか又は１つ以上の全ての組み合わせを含み、「／」と短縮されうる。
【０１５８】
「の下（under）」、「の下（below）」、「下側（lower）」、「の上（over）」、「上側（upper）」などの空間相対的な用語は、本明細書では、図示されたような１つの要素又は特徴の別の要素又は特徴に対する関係を示す説明を容易にする為に使用されうる。空間相対的な用語が、図に描かれた向きに加えて、使用中又は操作中のデバイスの様々な向きを包含するものであることを理解されよう。例えば、図内のデバイスが逆さまにされた場合、他の要素又は特徴の「の下（under）」又は「の下(beneath)」として示された要素は、他の要素又は特徴の「上」に向けられる。したがって、例示的な用語「の下（under）」は、上又は下の両方の向きを含みうる。デバイスは、違った風に向けられ（９０度回転されるか他の向きで）、本明細書で使用される空間相対的な記述子は、これに従って解釈される。同様に、用語「上方（upwardly）」、「下方（downwardly）」、「垂直方向（vertical）」、「水平方向（horizontal）」などは、本明細書では、特に断らない限り、説明の為のみに使用される。
【０１５９】
用語「第１」及び「第２」は、本明細書において様々な特徴／要素（ステップを含む）について述べる為に使用されうるが、これらの特徴／要素は、文脈で特に断らない限り、これらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、ひとつの特徴／要素を別の特徴／要素と区別する為に使用されうる。したがって、後述される第１の特徴／要素は、第２の特徴／要素と呼ばれ、同様に、後で検討される第２の特徴／要素は、本発明の教示から逸脱せずに、第１の特徴／要素と呼ばれうる。
【０１６０】
以下の本明細書及び特許請求の範囲全体にわたって、文脈で特に必要とされない限り、語「含む（comprise）」、及び「含む（comprises）」や「含む（comprising）」などの変形は、方法及び論文（例えば、デバイスと方法を含む複合物及び装置）において一体化されて使用されうる。例えば、用語「含む（comprising）」は、述べた要素又はステップの含有を意味し、他の要素又はステップの除外を意味しないように理解される。
【０１６１】
実施例で使用されるときを含む本明細書と特許請求の範囲で使用されるとき、特に指定されない限り、全ての数は、その用語が特に現れない場合でも、「約（about）」又は「約（approximately）」が前に付けられたかのように読まれうる。語句「約（about）」又は「約(approximately)」は、記述した値及び／又は位置が、妥当な予想範囲の値及び／又は位置の範囲内であることを示す大きさ及び／又は位置について述べるときに使用されうる。例えば、数値は、表示値（又は、値の範囲）の±０．１％、表示値（又は、値の範囲）の±１％、表示値（又は、値の範囲）の±２％、表示値（又は、値の範囲）の±５％、表示値（又は、値の範囲）の±１０％の値を有することができる。本明細書に示された数値範囲は、そこに包まれる全ての部分範囲を含むように意図される。
【０１６２】
以上様々な実例となる実施形態について述べたが、特許請求の範囲によって示された本発明の範囲から逸脱せずに、様々な実施形態に多くの任意の変更を行うことができる。例えば、述べた様々な方法ステップが実行される順序が、代替実施形態でしばしば変更されてもよく、他の代替実施形態で１つ以上の方法ステップが一緒に省略されてもよい。種々のデバイス及びシステムの実施形態の任意の特徴は、幾つかの実施形態では含まれ、他の実施形態では含まれなくてもよい。したがって、以上の説明は、主に、例示的な目的の為に提供され、本発明の範囲は特許請求の範囲に記載されたように解釈されるべきでない。
【０１６３】
本明細書に含まれる実施例及び説明図は、主題が実施されうる特定の実施形態を、限定ではなく実例として示す。述べたように、そこからその他の実施形態を利用し導出でき、その結果、本開示の範囲から逸脱しない構造的及び論理的な代用及び変更が行なわれうる。発明的内容のそのような実施形態は、本明細書では、単に便宜上、実際に１つ以上の実施形態が開示された場合に本出願の範囲をどの単一の発明又は発明的概念に自主的に限定することなく、用語「発明」によって個別又は集合的に参照されうる。したがって、本明細書において特定の実施形態を示し述べてきたが、同じ目的を達成すると推測される任意の機構が、示された特定の実施形態の代用にされうる。この開示は、様々な実施形態の全ての改造又は変形物を対象として含むように意図される。上記の実施形態の組み合わせ、及び本明細書に具体的に示されていない他の実施形態は、以上の説明を検討するときに当業者に明らかになるであろう。
〔付記１〕
微小アクセスツールであって、
ツール軸を有する細長いツールシャフトを有するフレームと、
ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、
前記カフと前記フレームの間に前記ツール軸のまわりのロール回転自由度があるように前記カフと前記フレームの間にカップリング接続部とを備え、
前記カフが、前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに、前記ツール軸が、前記ユーザの手首又は前腕の中心部分を通る、微小アクセスツール。
〔付記２〕
微小アクセスツールであって、
ツール軸を有する細長いツールシャフトが延在するフレームと、
前記カフが前記ユーザの手首又は前腕と共に動くように、前記ユーザの手首又は前腕に付着するように構成されたカフと、
前記カフと前記フレームの間に前記ツール軸のまわりのロール回転自由度があるように、前記カフを前記フレームに結合するカップリング接続部とを備え、
前記カフと前記フレームは、更に、前記カフと前記フレームの間に第２の軸のまわりのピッチ又はヨー回転自由度があるように、前記第１のカップリング接続部又は前記第２のカップリング接続部を介して回転可能に結合され、
更に、前記カフが前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに、前記ツール軸が、前記ユーザの手首又は前腕内を通る、微小アクセスツール。
〔付記３〕
前記カップリング接続部が、前記ユーザの手首又は前腕に対する前記フレームの連続ロール回転を可能にするように構成された、付記１又は２に記載のツール。
〔付記４〕
前記カップリング接続部が、摺動又はロールしてロール回転自由度を提供するように構成された１つ以上の軸受を備えた、付記１又は２に記載のツール。
〔付記５〕
前記１つ以上の軸受が、スレッドとして構成されるかロール要素軸受として構成された平軸受を備えた、付記４に記載のツール。
〔付記６〕
前記カフが、前記フレームに結合された可撓性バンドを備えた、付記１又は２に記載のツール。
〔付記７〕
前記カフが、Ｃ字形部材を備えた、付記１又は２に記載のツール。
〔付記８〕
前記カフが、リングを備えた、付記１又は２に記載のツール。
〔付記９〕
前記カフが前記ユーザの腕又は前腕と共に動くように、前記カフが、前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構を備えた、付記１又は２に記載のツール。
〔付記１０〕
前記カフが、前記カフが前記ユーザの腕又は前腕と共に動くように前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構を含み、更に、前記固定機構は、ストラップ、スナップ、ベルト、ラッチアンドフックコネクタ、タイ又はクランプのうちの少なくとも１つを備えた、付記１又は２に記載のツール。
〔付記１１〕
少なくとも１つの自由度を有する入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備えた、付記１又は２に記載のツール。
〔付記１２〕
少なくとも２つの自由度を有する入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備えた、付記１又は２に記載のツール。
〔付記１３〕
少なくとも２つの自由度を有する平行運動入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備えた、付記１又は２に記載のツール。
〔付記１４〕
少なくとも２つの回転自由度を有する平行運動入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備え、前記平行運動入力接続部が、ロールが前記ハンドルから前記フレームに伝達されるようにロールを抑制する、付記１又は２に記載のツール。
〔付記１５〕
少なくとも１つの回転自由度を有する入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備え、前記入力接続部は、前記ロールがハンドルからフレームに伝達されるようにロール回転を抑制する、付記１又は２に記載のツール。
〔付記１６〕
出力接続部を介して前記フレームに結合されたエンドエフェクタを更に備えた、付記１又は２に記載のツール。
〔付記１７〕
前記カフと前記フレームの間に第２の軸のまわりのピッチ又はヨー回転自由度があるように、前記カフと前記フレームの間に第２のカップリング接続部を更に備えた、付記１に記載のツール。
〔付記１８〕
前記カップリング接続部が、また、前記カフと前記フレームの間に第２の軸のまわりのピッチ又はヨー回転自由度があるように回転可能に結合された、付記１に記載のツール。
〔付記１９〕
前記カフと前記フレームの間に第２の軸のまわりのピッチ回転自由度があるように前記カフと前記フレームの間の第２のカップリング接続部を更に含み、前記ツールが、更に、前記カフと前記フレームの間に第３の軸のまわりのヨー回転自由度があるように前記カフと前記フレームの間に第３のカップリング接続部を含み、前記カップリング接続部、前記第２のカップリング接続部及び前記第３のカップリング接続部が、前記カフと前記フレームの間に任意の順序で連続的に接続された、付記１に記載のツール。
〔付記２０〕
前記カフと前記フレームの間に第２の軸のまわりの第１の回転自由度があるように前記カフと前記フレームの間に第２のカップリング接続部を備え、更に、前記カップリング接続部が、また、前記カフと前記フレームの間に第３の軸のまわりの第２の回転自由度があるように回転可能に結合され、前記カップリング接続部と前記第２のカップリング接続部が、前記カフと前記フレームの間に任意の順序で連続的に接続された、付記１に記載のツール。
〔付記２１〕
前記カフと前記フレームの間に第２の軸のまわりのピッチ回転自由度があるように前記カフと前記フレームの間の第２のカップリング接続部を更に備え、前記ツールが、更に、前記カフと前記フレームの間に第３の軸のまわりのヨー回転自由度があるように前記カフと前記フレームの間に第３のカップリング接続部を備え、前記第２の軸と前記第３の軸は、前記カフが前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに前記ユーザの手首の中心部分を通る前記ツール軸と交差する、付記１に記載のツール。
〔付記２２〕
前記カフと前記フレームの間に第２のカップリング接続部を備え、前記第２のカップリング接続部が、前記フレームに回転可能に結合されて第２の軸のまわりのピッチ又はヨー回転のいずれかを提供する第１のジンバルを備え、前記第２の軸は、前記カフが前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに、前記ユーザの手首の中心部分を通るツール軸と交差する、付記１に記載のツール。
〔付記２３〕
前記カフと前記フレームの間の第２のカップリング接続部であって、前記カフと前記フレームの間に回転可能に結合されて第２の軸のまわりのピッチ回転を提供する第１のジンバルを備えた第２のカップリング接続部と、前記カフと前記フレームの間の第３のカップリング接続部であって、前記カフと前記フレームの間に回転可能に結合されて第３の軸のまわりのヨー回転を提供する第２のジンバルを備えた第３のカップリング接続部とを更に備え、前記第２の軸と前記第３の軸は、前記カフが前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに前記ユーザの手首の中心部分を通るツール軸と交差する、付記１に記載のツール。
〔付記２４〕
前記第２の軸は、前記カフが前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに前記ユーザの手首の前記中心部分で前記ツール軸と交差する、付記２に記載のツール。
〔付記２５〕
ユーザに取り付けて前記ユーザの前腕のまわりでロールできるようにする微小アクセスツールであって、
ツール軸を有する細長いツールシャフトを備えたフレームと、
前記ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、
前記フレームと前記カフの間に第１の軸のまわりの第１の回転自由度があるように、前記フレームと前記カフの間で回転可能に結合された第１のジンバルと、
前記フレームと前記カフの間にあり、前記フレームと前記カフの間に前記ツール軸のまわりのロール回転自由度があるように前記フレーム又は前記第１のジンバルに対して摺動又はロールするように構成された軸受とを備え、
前記カフが前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに、前記ツール軸と第２の軸が前記ユーザの手首又は前腕内で交差する、微小アクセスツール。
〔付記２６〕
ユーザに取り付けて前記ユーザの前腕のまわりにロールできるようにする微小アクセスツールであって、
ツール軸を有する細長いツールシャフトを備えたフレームと、
前記ユーザの手首又は前腕を保持するように構成された通路を有するカフと、
前記フレームと前記カフの間に第１の軸のまわりの第１の回転自由度があるように、前記フレームと前記カフの間で回転可能に結合された第１のジンバルと、
前記フレームと前記カフの間にあり、前記フレームと前記カフの間に前記ツール軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動又はロールするように構成された軸受とを備え、
前記カフが、前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたときに、前記ツール軸と第１の軸が、前記カフを通る通路内で交差し、
前記カフが前記ユーザの手首又は前腕と共に動くように、前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構とを備えた、微小アクセスツール。
〔付記２７〕
ユーザに取り付けて前記ユーザの前腕のまわりにロールできるようにする微小アクセスツールであって、
ツール軸を有する細長いツールシャフトを備えたフレームと、
前記ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、
前記フレームと前記カフの間に第１の軸のまわりのピッチ回転自由度があるように、前記カフと前記フレームの間に回転可能に結合された第１のジンバルと、
前記フレームと前記カフの間に第２の軸のまわりのヨー回転自由度があるように、前記カフと前記フレームの間に回転可能に結合された第２のジンバルと、
前記カフと前記フレームの間にあり、前記フレームと前記カフの間に前記ツール軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動又はロールするように構成された軸受とを備え、
前記カフが、前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたとき、前記ツール軸、前記第１の軸及び前記第２の軸が、前記ユーザの手首又は前腕内の点で交差し、
前記ユーザの手が第１のジンバルと第２のジンバル内を通り、前記カフが前記ユーザの手首又は前腕と共に動くように、前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構とを備えた、微小アクセスツール。
〔付記２８〕
前記第１のジンバルと前記軸受が、前記カフと前記フレームの間に任意の順序で連続的に接続された、付記２５又は２６に記載のツール。
〔付記２９〕
前記第１のジンバル、前記第２のジンバル及び前記軸受が、前記カフと前記フレームの間に任意の順序で連続的に接続された、付記２７に記載のツール。
〔付記３０〕
前記第１のジンバルが、前記フレームに回転可能に結合され、前記軸受が前記第１のジンバルに摺動可能に結合された、付記２２、２６又は２７に記載のツール。
〔付記３１〕
出力接続部を介して前記ツールシャフトに結合されたエンドエフェクタを更に備え、前記ツール軸のまわりのロール回転と前記第１の軸のまわりの第１の回転の１つ以上が、前記出力接続部の対応する回転に伝達される、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記３２〕
前記軸受が、前記フレームに摺動可能に結合され、前記第１のジンバルが、前記軸受に回転可能に結合された、付記２２、２６又は２７に記載のツール。
〔付記３３〕
前記フレームと前記カフの間に第２の軸のまわりの第２の回転自由度があるように前記フレームと前記カフの間に回転可能に結合された第２のジンバルを更に備え、前記カフが、前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたとき、前記ツール軸、前記第１の軸及び前記第２の軸が、前記ユーザの手首又は前腕内の点で交差する、付記２５又は２６に記載のツール。
〔付記３４〕
前記カフが、前記第１のジンバルの一部である、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記３５〕
前記カフが、前記第１のジンバル内で取外し可能に取り付けるように構成された、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記３６〕
前記軸受が、前記第１のジンバルの一部である、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記３７〕
前記軸受が、前記ユーザの手首又は前腕に対する前記フレームの連続ロール回転を可能にするように構成された、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記３８〕
前記軸受が、前記カフのまわりでリング内に延在するスレッドとして構成された平軸受を備えた、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記３９〕
前記カフが、Ｃ字形部材を備えた、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記４０〕
前記カフが前記ユーザの腕又は前腕と共に動くように前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構を更に備えた、付記２５に記載のツール。
〔付記４１〕
前記ユーザの手が前記第１のジンバル内を通り、前記カフが前記ユーザの手首又は前腕と共に動くように、前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構を更に備えた、付記２５に記載のツール。
〔付記４２〕
前記カフが前記ユーザの腕又は前腕と共に動くように前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構を更に備え、更に、前記固定機構が、ストラップ、スナップ、ベルト、ラッチアンドフックコネクタ、タイ又はクランプのうちの少なくとも１つを備えた、付記２５に記載のツール。
〔付記４３〕
少なくとも１つの自由度を有する入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備えた、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記４４〕
少なくとも２つの自由度を有する入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備えた、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記４５〕
少なくとも２つの自由度を有する平行運動入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備えた、付記２５,２６又は２７に記載のツール。
〔付記４６〕
少なくとも２つの回転自由度を有する平行運動入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備え、前記平行運動入力接続部は、ロールが前記ハンドルから前記フレームに伝達されるように前記フレームに対して前記ハンドルのロールを抑制する、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記４７〕
出力接続部を介して前記フレームに結合されたエンドエフェクタを更に備えた、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記４８〕
前記第１のジンバルが、ツールに取外し可能に付着するように構成された、付記２５、２６又は２７に記載のツール。
〔付記４９〕
微小アクセスツールを動作させる方法であって、前記微小アクセスツールが、ツール軸を有する細長いツールシャフトを含むフレームを備え、
前記ユーザの手首又は前腕をカフ内に固定して、前記ユーザの手首又は前腕が、第１のジンバル内を通り、前記カフ内に保持され、前記カフと前記フレームの間に、摺動する軸受による前記ツール軸のまわりにロール回転自由度があり、前記カフと前記フレームとの間に、前記第１のジンバルを通る第２の回転自由度があるようにするステップと、
前記ユーザが前記ユーザの腕を動かすときに、前記第１のジンバルを前記第２の回転軸のまわりに回転させることと、前記軸受を摺動させて前記ツール軸のまわりにロールすることの一方又は両方によって、前記ユーザの手首又は前腕の角度若しくはロール位置の一方又は両方を前記ツール軸に対して変化させるステップとを含み、
前記第２の回転軸と前記ツール軸が、前記ユーザの手首又は前腕内にある交点で交差する、方法。
〔付記５０〕
前記ユーザの手首又は前腕を固定するステップが、ストラップ、スナップ、ベルト、ラッチアンドフックコネクタ、タイ又はクランプのうちの１つ以上を含む固定機構で前記ユーザの前腕又は手首を固定するステップを含む、付記４９に記載の方法。
〔付記５１〕
前記細長いツールシャフトの遠位部分をマウントに結合するステップを更に含む、付記４９に記載の方法。
〔付記５２〕
前記細長いツールシャフトの遠位部分をマウントに結合するステップを更に含み、前記ツール軸に対する前記ユーザの手首又は前腕の角度又はロール位置のいずれか又は両方を変化させるステップが、前記ユーザの手首又は前腕の前記角度とロール位置のいずれか又は両方が、前記細長いツールシャフトに対して変更されたときに、前記細長い部材の領域の遠位端を前記マウントに結合したままにするステップを含む、付記４９に記載の方法。
〔付記５３〕
入力接続部を介して前記ツールシャフトに結合されたハンドルを操作して、出力接続部を介して前記ツールフレームの前記細長い部材の遠位端に結合されたエンドエフェクタを関節運動させるステップを更に含む、付記４９に記載の方法。
〔付記５４〕
前記ツールフレームに結合されたハンドルを、ピッチ、ヨー又はピッチ及びヨー回転で操作するステップを更に含み、前記ハンドルが、マルチリンクエンドエフェクタ接続部を含む出力接続部の対応する回転によってピッチ及びヨー回転を伝達する平行運動入力接続部を介して前記ツールフレームに結合された、付記４９に記載の方法。
〔付記５５〕
微小アクセスツールであって、
ツール軸を有する細長いツールシャフトを有するフレームと、
ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、
前記カフと前記フレームの間に第１の軸のまわりの第１の回転自由度があるように前記カフと前記フレームの間を結合するカップリング接続部とを備え、
前記カフが、前記ユーザの手首又は前腕に取り付けられたとき、前記第１の軸が、前記ユーザの手首又は前腕の中心部分を通り、更に前記ツール軸が、前記ユーザの手首又は前腕の前記中心部分で前記第１の軸と交差し、
前記ユーザの手が前記カフから突出し、前記カフが前記ユーザの前腕と共に動くように、前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構とを備えた、微小アクセスツール。
〔付記５６〕
ユーザの手首又は前腕に取り付ける為の微小アクセスツールであって、
ツール軸を有する細長いツールシャフトを有するフレームと、
前記ユーザの手首又は前腕を中に保持するように構成されたカフと、
前記カフと前記フレームの間の第１のカップリング接続部であって、第１の軸のまわりに回転するように構成された第１のカップリング接続部と、
前記カフと前記フレームの間の第２のカップリング接続部であって、第２の軸のまわりで回転するように構成された第２のカップリング接続部とを備え、
前記第１の軸と前記第２の軸が交点で交差し、
前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持して、それにより、前記ユーザの手が前記カフ内を通り、前記カフが前記ユーザの手首又は前腕と共に動くように構成され、更に前記交点が前記ユーザの手首又は前腕内にある固定機構とを備えた、微小アクセスツール。
〔付記５７〕
ユーザの腕に取り付ける為の微小アクセスツールであって、
細長いツールシャフトを有するフレームと、
前記ユーザの手首又は前腕に取り付けるように構成されたカフと、
前記カフと前記フレームの間で少なくとも１つの回転又は並進運動を提供する、前記カフと前記フレームの間のカップリング接続部と、
前記ユーザの手を収容するように構成され、前記入力接続部を介して前記フレームに接続されたハンドルであって、前記入力接続部が、少なくとも１つの自由度を提供する平行運動入力接続部であるハンドルと、
出力接続部を介して前記ツールシャフトに接続されたエンドエフェクタと、
前記入力接続部の前記少なくとも１つの自由度を前記出力接続部の対応する少なくとも１つの自由度に伝達する伝達システムとを備えた、微小アクセスツール。
〔付記５８〕
前記第１のカップリング接続部が、前記フレームと前記カフの間に前記ツール軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動するように構成された軸受を備えた、付記５６に記載のツール。
〔付記５９〕
前記第１のカップリング接続部が、前記フレームと前記カフの間に前記第１の軸のまわりの第１の回転自由度があるように、前記カフと前記フレームの間に回転可能に結合された第１のジンバルを備えた、付記５６に記載のツール。
〔付記６０〕
前記第１のカップリング接続部が、前記フレームと前記カフの間に前記第２の軸のまわりの第２の回転自由度があるように、前記カフと前記フレームの間に回転可能に結合された第２のジンバルを備えた、付記５９に記載のツール。
〔付記６１〕
前記第２のカップリング接続部が、前記フレームと前記カフの間に前記ツール軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動するように構成された軸受を備えた、付記５９に記載のツール。
〔付記６２〕
前記第１のカップリング接続部が、前記フレームに回転可能に結合された第１のジンバルであり、前記第２のカップリング接続部が、前記第１のジンバルに回転可能に結合された第２のジンバルである、付記５６に記載のツール。
〔付記６３〕
前記カフが、前記フレームに結合されたバンドを備えた、付記５５又は５６に記載のツール。
〔付記６４〕
前記カフが、Ｃ字形部材を備えた、付記５５又は５６に記載のツール。
〔付記６５〕
前記固定機構が、ストラップ、スナップ、ベルト、ラッチ及びフックコネクタ、タイ又はクランプのうちの少なくとも１つを備える、付記５５又は５６に記載のツール。
〔付記６６〕
少なくとも１つの自由度を有する入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備えた、付記５５又は５６記載のツール。
〔付記６７〕
少なくとも２つの自由度を有する入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備えた、付記５５又は５６に記載のツール。
〔付記６８〕
少なくとも２つの自由度を有する平行運動入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備えた、付記５５又は５６に記載のツール。
〔付記６９〕
少なくとも２つの回転自由度を有する平行運動入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルを更に備え、前記平行運動入力接続部が、ロールが前記ハンドルから前記フレームに伝達されるようにロールを抑制する、付記５５又は５６に記載のツール。
〔付記７０〕
出力接続部を介して前記フレームに結合されたエンドエフェクタ接続部を更に備えた、付記５５又は５６に記載のツール。
〔付記７１〕
前記カフと前記フレームの間に結合された第３のカップリング接続部を更に備え、前記第３のカップリング接続部が、第３の軸のまわりに回転するように構成された、付記５６に記載のツール。
〔付記７２〕
前記第１の軸が、前記ツール軸である、付記５５又は５６に記載のツール。
〔付記７３〕
フレームと前記フレームから延在するツールシャフトとを有する微小アクセスツールを動作させる方法であって、
ユーザの手首又は前腕を前記微小アクセスツールのジンバル組立体内に固定して、それにより、前記ユーザの手首又は前腕が、前記ジンバル組立体内に通り、前記ユーザの手が、前記ジンバル組立体を越え、前記ジンバル組立体と独立に動くことができ、前記ジンバル組立体が、第１のカップリング接続部と第２のカップリング接続部とを備え、前記第１のカップリング接続部が、第１の軸のまわりに回転するように前記フレームに回転可能に結合され、前記第２のカップリング接続部が、第２の軸のまわりに回転するように前記第１のカップリング接続部に回転可能に結合されるステップと、
前記ユーザが前記ユーザの手首又は前腕を動かすときに、前記第１のカップリング接続部を前記第１の軸のまわりに回転させることと、前記第２のカップリング接続部を前記第２の軸のまわりに回転させることの１つ以上を行って、前記ツール軸に対して前記ユーザの手首又は前腕の角度を変化させるステップとを含み、
前記第１の軸と前記第２の軸が、前記ユーザの手首又は前腕内にある交点で交差する方法。
〔付記７４〕
前記ユーザの手首又は前腕を固定するステップが、ストラップ、スナップ、ベルト、ラッチアンドフックコネクタ、タイ又はクランプのうちの１つ以上を備えた固定機構によって前記ユーザの前腕又は手首を固定するステップを含む、付記７３に記載の方法。
〔付記７５〕
前記細長いツールシャフトの遠位部分をマウントに結合するステップを更に含む、付記７３に記載の方法。
〔付記７６〕
前記細長いツールシャフトの遠位部分をマウントに結合するステップを更に含み、前記ツール軸に対する前記ユーザの手首又は前腕の角度又はロール位置のいずれか又は両方を変化させるステップは、前記ユーザの手首又は前腕の前記角度又はロール位置のいずれか又は両方が、前記細長いツールシャフトに対して変更されたときに、前記細長い部材の領域の遠位端を前記マウントに結合したままにするステップを含む、付記７３に記載の方法。
〔付記７７〕
入力接続部を介して前記ツールシャフトに結合されたハンドルを操作して、前記ツールフレームの前記細長い部材の遠位端に結合されたエンドエフェクタを修正するステップを更に含む、付記７３に記載の方法。
〔付記７８〕
前記ツールフレームに結合されたハンドルを、ピッチ、ヨー又はピッチ及びヨー回転で操作するステップを更に含み、前記ハンドルが、ピッチ及びヨー回転を、マルチリンクエンドエフェクタ接続部を含む出力接続部に伝達する、平行運動入力接続部を介して前記ツールフレームに結合された、付記７３に記載の方法。
〔付記７９〕
微小アクセスツールであって、
ツール軸を有する細長いツールシャフトを備えたフレームと、
前記ユーザの手首又は前腕を保持するように構成された通路を有するカフと、
前記フレームと前記カフの間に第１の軸のまわりのピッチ回転自由度があるような、前記カフと前記フレームの間の第１のジンバルと、
前記フレームと前記カフの間に第２の軸のまわりのヨー回転自由度があるような、前記カフと前記フレームの間の第２のジンバルと、
前記カフと前記フレームの間にあり、前記フレームと前記カフの間に前記ツール軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動するように構成された軸受とを備え、
前記第１のジンバル、前記第２のジンバル及び前記第３のジンバルが、前記カフと前記フレームの間に任意の順序で連続的に接続され、前記ツール軸、前記第１の軸及び前記第２の軸が全て、前記カフを通る通路内の点で交差し、
前記ユーザの手が前記第１のジンバルと前記第２のジンバル内を通り、前記カフが、前記ユーザの手首又は前腕と共に動くように、前記ユーザの手首又は前腕を前記カフ内に保持するように構成された固定機構と、
２つ以上の自由度を有する入力接続部を介して前記フレームに結合されたハンドルと、
出力接続部を介して前記ツールシャフトに接続されたエンドエフェクタと、
前記入力接続部の前記少なくとも１つの自由度を前記出力接続部の対応する２つ以上の自由度に伝達する伝達システムとを備えた、微小アクセスツール。
〔付記８０〕
前記第１のジンバルが、第２のジンバル内に入れ子にされた、付記７９に記載のツール。
〔付記８１〕
前記カフが、前記第１のジンバルに一体である、付記７９に記載のツール。
〔付記８２〕
前記入力接続部が、平行運動入力接続部を備えた、付記７９に記載のツール。
〔付記８３〕
平行運動入力接続部が、
前記ハンドルを前記ツールフレームに結合する運動を伝達する為の少なくとも２つの独立経路であって、第１の経路と第２の経路を含む少なくとも２つの独立経路と、
第１のコネクタによって前記ツールフレームに接続され、第３のコネクタにより前記ハンドルに接続された前記第１の経路内の第１の中間体と、
第２のコネクタによって前記フレームに接続され、第４のコネクタにより前記ハンドルに接続された前記第２の経路内の第２の中間体とを備え、
前記第１のコネクタと前記第４のコネクタが両方とも、第１の回転方向の回転を可能にし、第２の回転方向の回転を制限し、
更に、前記第２及び第３のコネクタが、前記第２の回転方向の回転を許容し、前記第１の回転方向の回転を制限する、付記８２に記載のツール。
〔付記８４〕
前記カフが、前記第１のジンバルを通るチャネル内にある、付記７９に記載のツール。
〔付記８５〕
前記カフが、前記第１のジンバルに一体である、付記７９に記載のツール。
〔付記８６〕
前記カフが、前記第１のジンバル内で取外し可能に取り付けられるように構成された、付記７９に記載のツール。
〔付記８７〕
前記スレッドが、前記ユーザの手首又は前腕に対する前記フレームの連続ロール回転を可能にするように構成された、付記７９に記載のツール。
〔付記８８〕
前記軸受が、前記カフのまわりのトラック内で摺動するスレッドを備えた、付記７９に記載のツール。
〔付記８９〕
前記カフが、Ｃ字形部材を備えた、付記７９に記載のツール。
〔付記９０〕
前記固定機構が、ストラップ、スナップ、ベルト、ラッチアンドフックコネクタ、タイ又はクランプのうちの少なくとも１つを更に備えた、付記７９に記載のツール。
〔付記９１〕
前記第１のジンバルが、前記ツールに取外し可能に取り付けられるように構成された、付記７９に記載のツール。
〔付記９２〕
微小アクセスツールの為の前腕取り付けデバイスであって、
ツール軸を有する細長いツールシャフトを備えたフレームと、
前記フレームに回転可能に結合された外側ジンバル、及び
前記外側ジンバルに回転可能に結合されるか結合可能な内側ジンバルであって、
前記内側ジンバルは、前記外側ジンバルに結合されたとき、前記内側ジンバルを前記外側ジンバルに結合する前記少なくとも１つの取外し可能な取り付け機構を含む第１の回転軸のまわりで回転するように構成され、前記外側ジンバルは、第２の回転軸のまわりで回転するように構成され、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸が交点で交差する内側ジンバルと、
前記交点が前記ユーザの腕内にあるように、前記ユーザの腕を中に保持するように構成された前記内側ジンバル内のカフと、
前記カフが前記ユーザの腕と共に動くように、前記ユーザの腕を前記カフ内に固定するように構成された固定機構とを備えた、微小アクセスツール。
〔付記９３〕
前記内側ジンバルが、前記外側ジンバル内に取外し可能にスナップ嵌めするように構成された、付記９２に記載のデバイス。
〔付記９４〕
前記内側ジンバルが、前記内側ジンバルから突出し、前記外側ジンバルと取外し可能に結合するように構成された少なくとも１つの突出物を備えた、付記９２に記載のデバイス。
〔付記９５〕
前記内側ジンバルが、前記内側ジンバルの外側面に、前記外側ジンバルからの突出物を収容し取外し可能に結合するように構成された少なくとも１つの突出物受部を備えた、付記９２に記載のデバイス。
〔付記９６〕
前記内側ジンバルは、前記内側ジンバルの外側面に、前記外側ジンバル上の突出物又は突出物受部と結合するように構成された少なくとも１つの突出物又は突出物受部を備え、前記少なくとも１つの突出物又は突出物受部が、前記第１の回転軸内にある、付記９２に記載のデバイス。
〔付記９７〕
前記内側ジンバルが、圧縮されて前記外側ジンバルから外れるように構成された、付記９２に記載のデバイス。
〔付記９８〕
前記カフが、前記内側ジンバルの一部である、付記９２に記載のデバイス。
〔付記９９〕
前記カフが、Ｃ字形である、付記９２に記載のデバイス。
〔付記１００〕
前記内側ジンバルによって構成された開口内に堅く取り付けられるように構成されたスリーブを更に備え、更に、前記スリーブが、前記ユーザの手首又は前腕を前記カフに結合するように構成された、付記９２に記載のデバイス。
〔付記１０１〕
前記カフと前記フレームとの間に、前記フレームと前記カフの間に前記ツールシャフトの長軸のまわりのロール回転自由度があるように摺動するように構成された軸受を更に備えた、付記９２に記載のデバイス。
〔付記１０２〕
微小アクセスツールをユーザの腕に取り付ける方法であって、
前記ユーザの手首又は前腕が前記カフ内に固定されている間に前記ユーザの手が前記カフから突出するように、前記ユーザの手首又は前腕を、前記微小アクセスツールから分離されたカフ内に固定するステップと、
前記カフを前記微小アクセスツールのフレーム内に取り付けるステップであって、前記カフが、前記フレームに対して前記第１の回転軸のまわりに回転できる第１のカップリング接続部の一部を構成するか前記第１のカップリング接続部に結合されるステップと、
前記ユーザが前記ユーザの手首又は前腕を動かしたときに、前記フレームを前記カフに対して前記第１の回転軸のまわりに回転させるステップと、
前記ユーザが前記ユーザの手首又は前腕を動かしたときに、前記フレームを前記カフに対して第２の回転軸のまわりに回転させるステップとを含み、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸が、前記ユーザの手首又は前腕内にある交点で交差する方法。
〔付記１０３〕
微小アクセスツールをユーザの腕に取り付ける方法であって、
前記ユーザの手首又は前腕が前記内側ジンバル内を通るように、前記ユーザの手首又は前腕を内側ジンバル内に固定するステップを含み、
前記内側ジンバル部材が、前記内側ジンバル、フレーム及び外側ジンバルを含むジンバル組立体の一部を構成し、前記外側ジンバルが、前記フレームに回転可能に結合され、前記内側ジンバルが、前記外側ジンバルに回転可能に結合され、
前記ユーザが前記ユーザの手首又は前腕を動かすときに前記内側ジンバルを前記ジンバル組立体の第１の回転軸のまわりに回転させるステップと、
前記ユーザが前記ユーザの手首又は前腕を動かすときに前記外側ジンバルを前記ジンバル組立体の第２の回転軸のまわりに回転させるステップとを含み、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸が、前記ユーザの手首又は前腕内にある交点で交差する方法。
〔付記１０４〕
前記ユーザの前腕を前記内側ジンバル内に固定した後で、前記内側ジンバルが前記第１の回転軸のまわりに回転できるように、前記内側ジンバル部材を前記ジンバル組立体内に取り付けるステップを更に含む、付記１０３に記載の方法。
〔付記１０５〕
前記ユーザの前腕を前記内側ジンバル内に固定した後で、前記内側ジンバルが前記第１の回転軸のまわりに回転できるように、前記内側ジンバル部材を前記ジンバル組立体内にスナップ嵌めするステップを更に含む、付記１０３に記載の方法。
〔付記１０６〕
前記ユーザの前腕を前記内側ジンバル内に固定した後で、前記内側ジンバルが、前記突起物又は突起物受部を通る前記第１の回転軸のまわりに回転できるように、前記内側ジンバルの外側面上の突起物又は突起物受部を、前記外側ジンバルの内側面上の相手側の突起物又は突起物受部と結合することによって、前記内側ジンバル部材を前記ジンバル組立体に取り付けるステップを更に含む、付記１０３に記載の方法。
〔付記１０７〕
前記ユーザの前腕を前記内側ジンバル内に固定した後で、前記内側ジンバルを圧縮して前記内側ジンバルが前記外側ジンバル部材内に嵌まるようにすることによって、前記内側ジンバル部材を前記ジンバル組立体内に取り付けるステップと、前記内側ジンバルを前記外側ジンバルと結合する前記圧縮を解放して、それにより前記内側ジンバルが前記第１の回転軸のまわりに回転できるようにするステップを更に含む、付記１０３に記載の方法。
〔付記１０８〕
前記内側ジンバルが前記ユーザの腕と共に動くように前記ユーザの前腕を前記内側ジンバル内に固定するステップを更に含む、付記１０３に記載の方法。
〔付記１０９〕
前記カフが前記ユーザの前腕と共に動くように前記カフをユーザの前腕のまわりに少なくとも部分的に固定するステップを更に含み、前記ユーザの前腕を前記内側ジンバル内に配置するステップが、前記内側ジンバルが前記ユーザの前腕と共に動くように前記内側ジンバル内に前記カフを固定するステップを含む、付記１０３に記載の方法。
〔付記１１０〕
前記ユーザの前腕を前記内側ジンバル内に固定するステップが、前記ユーザの前腕を前記内側ジンバル内のカフに入れ、固定機構を使用して前記ユーザの前腕を前記カフ内に固定するステップを含む、付記１０３に記載の方法。
〔付記１１１〕
前記内側ジンバルを前記第１の回転軸のまわりに回転させるステップが、前記内側ジンバルをヨー軸のまわりに回転させるステップを含む、付記１０３に記載の方法。
〔付記１１２〕
前記外側ジンバルを前記第２の回転軸のまわりに回転させるステップが、前記外側ジンバルをピッチ軸のまわりに回転させるステップを含む、付記１０３に記載の方法。
〔付記１１３〕
前記ユーザの前腕のまわりの前記フレームのロールを可能にするように構成された、前記フレームと前記内側ジンバルの間の軸受を回転させるステップを更に含む、付記１０３に記載の方法。
〔付記１１４〕
微小アクセスツールをユーザの手首又は前腕に取り付ける方法であって、
前記ユーザの前腕が前記内側ジンバル内を通り、前記内側ジンバル部材が前記微小アクセスツールから分離されるように、前記内側ジンバル部材をユーザの手首又は前腕に結合するステップと、
前記ユーザの手首又は前腕に結合された前記内側ジンバル部材を、フレームと外側ジンバルを含むジンバル組立体内に取り付け、前記外側ジンバルが、前記フレームに回転可能に結合され、それにより、前記内側ジンバルが、前記外側ジンバルに回転可能に結合されるステップと、
前記内側ジンバルを第１の回転軸のまわりに回転させるステップと、
前記外側ジンバルを第２の回転軸のまわりに回転させるステップとを含み、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸が、前記ユーザの手首又は前腕内にある交点で交差する方法。
【符号の説明】
【０１６４】
１６０１  カップリング接続部
１７０３  ツールシャフト軸
１７０７  手軸
１７０９  前腕軸
【図１】
0006770058.tif 000002
【図２】
0006770058.tif 000003
【図３】
0006770058.tif 000004
【図４】
0006770058.tif 000005
【図５】
0006770058.tif 000006
【図６Ａ】
0006770058.tif 000007
【図６Ｂ】
0006770058.tif 000008
【図６Ｃ】
0006770058.tif 000009
【図７Ａ】
0006770058.tif 000010
【図７Ｂ】
0006770058.tif 000011
【図８Ａ】
0006770058.tif 000012
【図８Ｂ】
0006770058.tif 000013
【図９】
0006770058.tif 000014
【図１０】
0006770058.tif 000015
【図１１】
0006770058.tif 000016
【図１２】
0006770058.tif 000017
【図１３Ａ】
0006770058.tif 000018
【図１３Ｂ】
0006770058.tif 000019
【図１３Ｃ】
0006770058.tif 000020
【図１４Ａ】
0006770058.tif 000021
【図１４Ｂ】
0006770058.tif 000022
【図１５】
0006770058.tif 000023
【図１６】
0006770058.tif 000024
【図１７】
0006770058.tif 000025
【図１８】
0006770058.tif 000026
【図１９】
0006770058.tif 000027
【図２０】
0006770058.tif 000028
【図２１Ａ】
0006770058.tif 000029
【図２１Ｂ】
0006770058.tif 000030
【図２１Ｃ】
0006770058.tif 000031
【図２１Ｄ】
0006770058.tif 000032
【図２１Ｅ】
0006770058.tif 000033
【図２１Ｆ】
0006770058.tif 000034
【図２１Ｇ】
0006770058.tif 000035
【図２２】
0006770058.tif 000036
【図２３】
0006770058.tif 000037
【図２４Ａ】
0006770058.tif 000038
【図２４Ｂ】
0006770058.tif 000039
【図２５】
0006770058.tif 000040
【図２６】
0006770058.tif 000041
【図２７】
0006770058.tif 000042
【図２８】
0006770058.tif 000043
【図２９】
0006770058.tif 000044
【図３０】
0006770058.tif 000045
【図３１Ａ】
0006770058.tif 000046
【図３１Ｂ】
0006770058.tif 000047
【図３２】
0006770058.tif 000048
【図３３】
0006770058.tif 000049
【図３４】
0006770058.tif 000050
【図３５】
0006770058.tif 000051
【図３６】
0006770058.tif 000052
【図３７】
0006770058.tif 000053
【図３８】
0006770058.tif 000054
【図３９】
0006770058.tif 000055
【図４０Ａ】
0006770058.tif 000056
【図４０Ｂ】
0006770058.tif 000057
【図４１】
0006770058.tif 000058
【図４２】
0006770058.tif 000059
【図４３】
0006770058.tif 000060
【図４４】
0006770058.tif 000061
【図４５】
0006770058.tif 000062
【図４６】
0006770058.tif 000063
【図４７】
0006770058.tif 000064
【図４８】
0006770058.tif 000065
【図４９】
0006770058.tif 000066
【図５０】
0006770058.tif 000067
【図５１】
0006770058.tif 000068
【図５２Ａ】
0006770058.tif 000069
【図５２Ｂ】
0006770058.tif 000070
【図５２Ｃ】
0006770058.tif 000071
【図５２Ｄ】
0006770058.tif 000072
【図５２Ｅ】
0006770058.tif 000073
【図５２Ｆ】
0006770058.tif 000074
【図５２Ｇ】
0006770058.tif 000075
【図５３】
0006770058.tif 000076
【図５４Ａ】
0006770058.tif 000077
【図５４Ｂ】
0006770058.tif 000078
【図５５】
0006770058.tif 000079
【図５６】
0006770058.tif 000080