(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに選択的に接続するための外科手術システムであって、
第１のアクチュエータと、
対向する第１の部分及び第２の部分を有するリンク部材であって、前記第１の部分は、前記第１のアクチュエータの作動が前記第１の部分を第１の方向に移動させ、前記第２の部分を前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動させるように、前記第１のアクチュエータに動作可能に結合された、リンク部材と、
前記リンク部材の前記第２の部分に動作可能に結合された駆動部材と、を含む、器具駆動装置と、
前記器具駆動装置に着脱可能に結合された手術器具と、を備え、前記手術器具は、
前記器具駆動装置の前記駆動部材と動作可能に関連付けられた被駆動部材と、
前記被駆動部材と動作可能に結合されたエンドエフェクタと、を含み、前記被駆動部材の並進運動は、前記エンドエフェクタの第１の機能を引き起こし、
前記リンク部材は、前記第１の部分と第２の部分との間に配置された枢軸を中心として枢動可能に支持され、
前記器具駆動装置は、第１の細長い部材を含み、前記第１の細長い部材は、前記第１の細長い部材上に並進運動可能に取り付けられた第１のスリーブを有し、前記第１のスリーブは、前記第１の細長い部材の回転が前記リンク部材を、前記枢軸を中心として枢動させるように、前記リンク部材の前記第１の部分と動作可能に関連付けられる、外科手術システム。
【請求項２】
前記第１のスリーブは、前記第１の細長い部材に螺合される、請求項１に記載の外科手術システム。
【請求項３】
前記第１のスリーブは、第１のカムピンを有し、前記リンク部材の前記第１の部分は、前記第１のスリーブの前記第１のカムピンを摺動可能に受けるように構成された第１のスロットを画定し、それにより、前記第１のスリーブの並進運動は、前記第１のスロット内で前記第１のカムピンの相対運動を引き起こす、請求項２に記載の外科手術システム。
【請求項４】
前記第１の細長い部材は、前記第１のアクチュエータに動作可能に結合された滑車を含み、前記第１のアクチュエータの作動は、前記第１の細長い部材の回転を引き起こす、請求項１に記載の外科手術システム。
【請求項５】
前記器具駆動装置は、第２の細長い部材をさらに含み、前記第２の細長い部材は、前記第２の細長い部材上に並進運動可能に取り付けられた第２のスリーブを有し、前記第２のスリーブは、前記リンク部材の前記第２の部分と動作可能に関連付けられる、請求項１に記載の外科手術システム。
【請求項６】
前記第２のスリーブは、第２のカムピンを有し、前記リンク部材の前記第２の部分は、前記第２のスリーブの前記第２のカムピンを摺動可能に受けるように構成された第２のスロットを画定し、それにより、前記第２のスリーブの並進運動は、前記第２のスロット内で前記第２のピンの相対運動を引き起こす、請求項５に記載の外科手術システム。
【請求項７】
前記手術器具は、前記手術器具の前記被駆動部材に結合された第１の端部と、前記エンドエフェクタと動作可能に関連付けられた第２の端部とを有する第１のケーブルをさらに含む、請求項１に記載の外科手術システム。
【請求項８】
前記器具駆動装置の前記第１のアクチュエータは、遠隔操作によって制御される、請求項１に記載の外科手術システム。
【請求項９】
前記器具駆動装置は、第２のアクチュエータと、前記第２のアクチュエータと動作可能に結合された回転可能部材とをさらに含み、前記手術器具は、前記エンドエフェクタとの随伴回転を行うために、前記器具駆動装置の前記回転可能部材と、前記エンドエフェクタとを動作可能に係合するように構成されたギア部材をさらに含む、請求項１に記載の外科手術システム。
【請求項１０】
前記第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、独立して作動可能である、請求項９に記載の外科手術システム。
【請求項１１】
前記器具駆動装置は、前記ロボットアームによって画定された長手方向軸からオフセットされている、請求項１に記載の外科手術システム。
【請求項１２】
前記手術器具は、前記被駆動アセンブリから遠位に延びる細長い部材を含み、前記細長い部材は、前記細長い部材の遠位端で前記エンドエフェクタを支持する、請求項１に記載の外科手術システム。
【請求項１３】
ロボット外科手術アセンブリであって、
取付部を有するロボットアームと、
前記ロボットアームの前記取付部上に取り付けられた器具駆動装置であって、前記器具駆動装置は、
第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータを含む複数のアクチュエータと、
複数のリンク部材であって、各リンク部材は、対向する第１の部分と第２の部分とを有し、前記第１の部分は、前記複数のアクチュエータのそれぞれ１つの作動が、前記第１の部分を第１の方向に移動させ、前記第２の部分を前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動させるように、前記複数のアクチュエータの前記それぞれ１つに動作可能に結合された、複数のリンク部材、及び
複数の駆動部材であって、前記複数の駆動部材の各々１つは、前記複数のリンク部材のそれぞれ１つの前記第２の部分に動作可能に結合された、複数の駆動部材を含む、器具駆動装置と、
前記器具駆動装置に着脱可能に結合された手術器具と、を備え、前記手術器具は、
複数の被駆動部材であって、前記複数の被駆動部材の各々は、前記器具駆動装置の前記複数の駆動部材のそれぞれ１つと動作可能に関連付けられた、複数の被駆動部材と、
前記複数の被駆動部材と動作可能に結合されたエンドエフェクタと、を含み、前記複数の被駆動部材のうちの少なくとも１つの並進運動は、前記エンドエフェクタの第１の機能を引き起こし、
前記複数のリンク部材の各々は、前記第１の部分と第２の部分との間に配置された枢軸を中心として枢動可能に支持され、
前記器具駆動装置は、複数の第１の細長い部材を含み、前記複数の第１の細長い部材の各々は、その上に並進運動可能に取り付けられた第１のスリーブを有し、前記第１のスリーブは、前記第１の細長い部材の回転が前記複数のリンク部材の前記それぞれ１つを、前記枢軸を中心として枢動させるように、前記複数のリンク部材の前記それぞれ１つの前記第１の部分と動作可能に関連付けられる、ロボット外科手術アセンブリ。
【請求項１４】
各第１のスリーブは、前記それぞれの第１の細長い部材上に並進運動可能に取り付けられる、請求項１３に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【請求項１５】
前記第１のスリーブは、第１のカムピンを有し、前記それぞれのリンク部材の前記第１の部分は、前記第１のカムピンを摺動可能に受けるように構成された第１のスロットを画定し、それにより、前記第１の細長い部材に沿った前記第１のスリーブの並進運動は、前記第１のスロット内で前記第１のカムピンの相対運動を引き起こす、請求項１３に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【請求項１６】
前記複数の第１の細長い部材の各々は、前記第１のアクチュエータに動作可能に結合された滑車を含み、前記第１のアクチュエータの作動は、前記複数の第１の細長い部材の各々の回転を引き起こす、請求項１３に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【請求項１７】
前記器具駆動装置は、複数の第２の細長い部材をさらに含み、前記複数の第２の細長い部材の各々は、前記第２の細長い部材上に並進運動可能に取り付けられた第２のスリーブを有し、前記第２のスリーブは、前記それぞれのリンク部材の前記第２の部分と動作可能に関連付けられる、請求項１５に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【請求項１８】
前記第２のスリーブは、第２のカムピンを有し、前記それぞれのリンク部材の前記第２の部分は、前記第２のカムピンを摺動可能に受けるように構成された第２のスロットを画定し、それにより、前記第２のスリーブの並進運動は、前記第２のスロット内で前記第１第２のピンの相対運動を引き起こす、請求項１７に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【請求項１９】
前記手術器具は、複数のケーブルをさらに含み、各ケーブルは、前記手術器具の前記複数の前記被駆動部材のうちの１つに結合された第１の端部と、前記エンドエフェクタと動作可能に関連付けられた第２の端部とを有する、請求項１３に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【請求項２０】
前記器具駆動装置は、前記第２のアクチュエータに結合された回転可能部材をさらに含み、前記手術器具は、前記器具駆動装置の前記回転可能部材と動作可能に係合するように構成されたギア部材をさらに含み、前記ギア部材は、前記エンドエフェクタとの随伴回転を行うために、前記エンドエフェクタに結合される、請求項１３に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【請求項２１】
前記器具駆動装置の前記第１のアクチュエータは、遠隔操作によって制御される、請求項２０に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【請求項２２】
前記第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、独立して作動可能である、請求項１３に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【請求項２３】
前記手術器具は、前記被駆動アセンブリから遠位に延びる細長い部材を含み、前記細長い部材は、遠位端前記細長い部材で前記エンドエフェクタを支持する、請求項１３に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【請求項２４】
前記ロボットアームの前記取付部は、前記器具駆動装置と前記手術器具との間に挿入される、請求項１３に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【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６月３日に出願された米国仮特許出願第６２／１７０，２９８号に対する優先権及びその利益を主張し、内容が参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
低侵襲医療処置に使用されるロボット外科手術システムは、例えば、鉗子、ステープラ、または把持ツールを含むことができるエンドエフェクタを有するロボットアーム及び手術器具を支持するコンソールまたはカートを含む。ロボットアームは、手術器具の動作及び移動のために手術器具に機械的な力を提供する。各ロボットアームは、手術器具に動作可能に接続された器具駆動装置を含むことができる。
【０００３】
ロボットシステムの使用前または使用中に、手術器具が選択され、各ロボットアームの器具駆動装置に接続される。適切な設置が完了するためには、手術器具の特定の接続機構が、器具駆動装置の対応する接続機構に噛合して係合されなければならない。これらの機構が噛合して係合すると、器具駆動装置は、手術器具の作動を駆動することができる。しかしながら、手術器具を器具駆動装置に接続して取り外すことは困難である可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１１６４１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、信頼性があり、手術器具の装着及び取り外しを容易かつ効率的に可能にする新しいロボット装置、システム、及び方法が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、性能要件を満たし、器具の装着及び取り外しに関連するユーザビリティの課題を克服する実用的なアプローチを実証するロボット装置、システム及び方法を説明する。一般に、本開示は、器具駆動装置と、器具駆動装置に結合された手術器具支持物とを含むロボット外科手術システムを説明する。この手術器具は、器具駆動装置内のアクチュエータの遠隔操作に応答して手術を行うように制御可能なエンドエフェクタを含む。
【０００７】
本開示の一実施形態によると、ロボットアームに選択的に接続する外科手術システムが提供される。この外科手術システムは、器具駆動装置及び器具駆動装置に着脱可能に結合された手術器具を含む。器具駆動装置は、第１のアクチュエータと、対向する第１の部分及び第２の部分を有するリンク部材と、このリンク部材の第２の部分に動作可能に結合された駆動部材とを含む。リンク部材の１の部分は、第１のアクチュエータの作動が第１の部分を第１の方向に移動させ、第２の部分を第１の方向とは反対の第２の方向に移動させるように、第１のアクチュエータに動作可能に結合される。手術器具は、器具駆動装置の駆動部材と動作可能に関連付けられた被駆動部材と、被駆動部材に動作可能に結合されたエンドエフェクタとを含み、被駆動部材の並進運動は、エンドエフェクタの第１の機能を引き起こす。
【０００８】
一実施形態において、リンク部材は第１の部分と第２の部分との間に配置された枢軸を中心として枢動可能に支持され得る。
【０００９】
別の実施形態において、器具駆動装置は、第１の細長い部材上に並進運動可能に取り付けられた第１のスリーブを有する第１の細長い部材を含むことができる。第１のスリーブは、第１の細長い部材の回転がリンク部材を、枢軸を中心として枢動させるように、リンク部材の第１の部分と動作可能に関連付けられ得る。その上、第１のスリーブは、第１の細長い部材に螺合され得る。
【００１０】
別の実施形態において、第１のスリーブは、第１のカムピンを有することができ、リンク部材の第１の部分は、第１のスリーブの第１のカムピンを摺動可能に受けるように構成された第１のスロットを画定することができ、それにより、第１のスリーブの並進運動は、第１のスロット内で第１のカムピンの相対移動を引き起こす。さらに、第１の細長い部材は、第１のアクチュエータに動作可能に結合された滑車を含むことができ、第１のアクチュエータの作動は、第１の細長い部材の回転を引き起こす。
【００１１】
さらに別の実施形態において、器具駆動装置は、第２の細長い部材上に並進運動可能に取り付けられた第２のスリーブを有する第２の細長い部材をさらに含むことができる。第２のスリーブは、リンク部材の第２の部分と動作可能に関連付けることができる。特に、第２のスリーブは第２のカムピンを有し、リンク部材の第２の部分は、第２のスリーブの第２のカムピンを摺動可能に受けるように構成された第２のスロットを画定することができ、それにより、第２のスリーブの並進運動は、第２のスロット内で第２のピンの相対運動を引き起こす。
【００１２】
さらに別の実施形態において、手術器具は、手術器具の被駆動部材に結合された第１の端部と、エンドエフェクタと動作可能に関連付けられた第２の端部とを有する第１のケーブルをさらに含むことができる。
【００１３】
一実施形態において、器具駆動装置の第１のアクチュエータは、遠隔操作によって制御され得る。
【００１４】
さらに別の実施形態において、器具駆動装置は、第２のアクチュエータと、第２のアクチュエータに動作可能に結合された回転可能部材とをさらに含むことができ、手術器具は、エンドエフェクタとの随伴回転を行うために、器具駆動装置の回転可能部材と、エンドエフェクタとを動作可能に係合させるように構成されたギア部材をさらに含むことができる。
【００１５】
一実施形態において、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、独立して作動可能であり得る。
【００１６】
別の実施形態において、器具駆動装置は、ロボットアームによって画定された長手方向軸からオフセットされ得る。
【００１７】
さらに別の実施形態において、手術器具は、被駆動アセンブリから遠位に延びる細長い部材を含むことができる。この細長い部材は、細長い部材の遠位端でエンドエフェクタを支持することができる。
【００１８】
本開示の別の態様によると、取付部を有するロボットアームと、ロボットアームの取付部に取り付けられた器具駆動装置と、器具駆動装置に着脱可能に結合された手術器具とを含むロボット外科手術アセンブリが提供される。器具駆動装置は、複数のアクチュエータと、複数のリンク部材と、複数の駆動部材とを含む。各リンク部材は、対向する第１の部分と第２の部分とを有する。第１の部分は、複数のアクチュエータのそれぞれ１つの作動が、第１の部分を第１の方向に移動させ、第２の部分を第１の方向とは反対の第２の方向に移動させるように、複数のアクチュエータのうちのそれぞれ１つに動作可能に結合される。複数の駆動部材の各１つは、複数のリンク部材のそれぞれ１つの第２の部分に動作可能に結合される。手術器具は、複数の被駆動部材と、複数の被駆動部材と動作可能に結合されたエンドエフェクタとを含む。複数の被駆動部材の各々は、器具駆動装置の複数の駆動部材のそれぞれ１つと動作可能に関連付けられ、複数の被駆動部材のうちの少なくとも１つの移行並進運動は、エンドエフェクタの第１の機能を引き起こす。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
ロボットアームに選択的に接続するための外科手術システムであって、
第１のアクチュエータと、
対向する第１の部分及び第２の部分を有するリンク部材であって、前記第１の部分は、前記第１のアクチュエータの作動が前記第１の部分を第１の方向に移動させ、前記第２の部分を前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動させるように、前記第１のアクチュエータに動作可能に結合された、リンク部材と、
前記リンク部材の前記第２の部分に動作可能に結合された駆動部材と、を含む、器具駆動装置と、
前記器具駆動装置に着脱可能に結合された手術器具と、を備え、前記手術器具は、
前記器具駆動装置の前記駆動部材と動作可能に関連付けられた被駆動部材と、
前記被駆動部材と動作可能に結合されたエンドエフェクタと、を含み、前記被駆動部材の並進運動は、前記エンドエフェクタの第１の機能を引き起こす、外科手術システム。
（項目２）
前記リンク部材は、前記第１の部分と第２の部分との間に配置された枢軸を中心として枢動可能に支持された、項目１に記載の外科手術システム。
（項目３）
前記器具駆動装置は、第１の細長い部材を含み、前記第１の細長い部材は、前記第１の細長い部材上に並進運動可能に取り付けられた第１のスリーブを有し、前記第１のスリーブは、前記第１の細長い部材の回転が前記リンク部材を、前記枢軸を中心として枢動させるように、前記リンク部材の前記第１の部分と動作可能に関連付けられる、項目２に記載の外科手術システム。
（項目４）
前記第１のスリーブは、前記第１の細長い部材に螺合される、項目３に記載の外科手術システム。
（項目５）
前記第１のスリーブは、第１のカムピンを有し、前記リンク部材の前記第１の部分は、前記第１のスリーブの前記第１のカムピンを摺動可能に受けるように構成された第１のスロットを画定し、それにより、前記第１のスリーブの並進運動は、前記第１のスロット内で前記第１のカムピンの相対運動を引き起こす、項目４に記載の外科手術システム。
（項目６）
前記第１の細長い部材は、前記第１のアクチュエータに動作可能に結合された滑車を含み、前記第１のアクチュエータの作動は、前記第１の細長い部材の回転を引き起こす、項目３に記載の外科手術システム。
（項目７）
前記器具駆動装置は、第２の細長い部材をさらに含み、前記第２の細長い部材は、前記第２の細長い部材上に並進運動可能に取り付けられた第２のスリーブを有し、前記第２のスリーブは、前記リンク部材の前記第２の部分と動作可能に関連付けられる、項目３に記載の外科手術システム。
（項目８）
前記第２のスリーブは、第２のカムピンを有し、前記リンク部材の前記第２の部分は、前記第２のスリーブの前記第２のカムピンを摺動可能に受けるように構成された第２のスロットを画定し、それにより、前記第２のスリーブの並進運動は、前記第２のスロット内で前記第２のピンの相対運動を引き起こす、項目７に記載の外科手術システム。
（項目９）
前記手術器具は、前記手術器具の前記被駆動部材に結合された第１の端部と、前記エンドエフェクタと動作可能に関連付けられた第２の端部とを有する第１のケーブルをさらに含む、項目１に記載の外科手術システム。
（項目１０）
前記器具駆動装置の前記第１のアクチュエータは、遠隔操作によって制御される、項目１に記載の外科手術システム。
（項目１１）
前記器具駆動装置は、第２のアクチュエータと、前記第２のアクチュエータと動作可能に結合された回転可能部材とをさらに含み、前記手術器具は、前記エンドエフェクタとの随伴回転を行うために、前記器具駆動装置の前記回転可能部材と、前記エンドエフェクタとを動作可能に係合するように構成されたギア部材をさらに含む、項目１に記載の外科手術システム。
（項目１２）
前記第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、独立して作動可能である、項目１１に記載の外科手術システム。
（項目１３）
前記器具駆動装置は、前記ロボットアームによって画定された長手方向軸からオフセットされている、項目１に記載の外科手術システム。
（項目１４）
前記手術器具は、前記被駆動アセンブリから遠位に延びる細長い部材を含み、前記細長い部材は、前記細長い部材の遠位端で前記エンドエフェクタを支持する、項目１に記載の外科手術システム。
（項目１５）
ロボット外科手術アセンブリであって、
取付部を有するロボットアームと、
前記ロボットアームの前記取付部上に取り付けられた器具駆動装置であって、前記器具駆動装置は、
複数のアクチュエータと、
複数のリンク部材であって、各リンク部材は、対向する第１の部分と第２の部分とを有し、前記第１の部分は、前記複数のアクチュエータのそれぞれ１つの作動が、前記第１の部分を第１の方向に移動させ、前記第２の部分を前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動させるように、前記複数のアクチュエータの前記それぞれ１つに動作可能に結合された、複数のリンク部材、及び
複数の駆動部材であって、前記複数の駆動部材の各々１つは、前記複数のリンク部材のそれぞれ１つの前記第２の部分に動作可能に結合された、複数の駆動部材を含む、器具駆動装置と、
前記器具駆動装置に着脱可能に結合された手術器具と、を備え、前記手術器具は、
複数の被駆動部材であって、前記複数の被駆動部材の各々は、前記器具駆動装置の前記複数の駆動部材のそれぞれ１つと動作可能に関連付けられた、複数の被駆動部材と、
前記複数の被駆動部材と動作可能に結合されたエンドエフェクタと、を含み、前記複数の被駆動部材のうちの少なくとも１つの並進運動は、前記エンドエフェクタの第１の機能を引き起こす、ロボット外科手術アセンブリ。
（項目１６）
前記複数のリンク部材の各々は、前記第１の部分と第２の部分との間に配置された枢軸を中心として枢動可能に支持される、項目１５に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目１７）
前記器具駆動装置は、複数の第１の細長い部材を含み、前記複数の第１の細長い部材の各々は、その上に並進運動可能に取り付けられた第１のスリーブを有し、前記第１のスリーブは、前記第１の細長い部材の回転が前記複数のリンク部材の前記それぞれ１つを、前記枢軸を中心として枢動させるように、前記複数のリンク部材の前記それぞれ１つの前記第１の部分と動作可能に関連付けられる、項目１６に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目１８）
各第１のスリーブは、前記それぞれの第１の細長い部材上に並進運動可能に取り付けられる、項目１７に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目１９）
前記第１のスリーブは、第１のカムピンを有し、前記それぞれのリンク部材の前記第１の部分は、前記第１のカムピンを摺動可能に受けるように構成された第１のスロットを画定し、それにより、前記第１の細長い部材に沿った前記第１のスリーブの並進運動は、前記第１のスロット内で前記第１のカムピンの相対運動を引き起こす、項目１７に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目２０）
各第１の細長い部材は、前記第１のアクチュエータに動作可能に結合された滑車を含み、前記第１のアクチュエータの作動は、前記第１の細長い部材の回転を引き起こす、項目１５に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目２１）
前記器具駆動装置は、複数の第２の細長い部材をさらに含み、前記複数の第２の細長い部材の各々は、前記第２の細長い部材上に並進運動可能に取り付けられた第２のスリーブを有し、前記第２のスリーブは、前記それぞれのリンク部材の前記第２の部分と動作可能に関連付けられる、項目１９に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目２２）
前記第２のスリーブは、第２のカムピンを有し、前記それぞれのリンク部材の前記第２の部分は、前記第２のカムピンを摺動可能に受けるように構成された第２のスロットを画定し、それにより、前記第２のスリーブの並進運動は、前記第２のスロット内で前記第１第２のピンの相対運動を引き起こす、項目２１に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目２３）
前記手術器具は、複数のケーブルをさらに含み、各ケーブルは、前記手術器具の前記複数の前記被駆動部材のうちの１つに結合された第１の端部と、前記エンドエフェクタと動作可能に関連付けられた第２の端部とを有する、項目１５に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目２４）
前記器具駆動装置は、第２のアクチュエータと、前記第２のアクチュエータに結合された回転可能部材とをさらに含み、前記手術器具は、前記器具駆動装置の前記回転可能部材と動作可能に係合するように構成されたギア部材をさらに含み、前記ギア部材は、前記エンドエフェクタとの随伴回転を行うために、前記エンドエフェクタに結合される、項目１５に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目２５）
前記器具駆動装置の前記第１のアクチュエータは、遠隔操作によって制御される、項目２４に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目２６）
前記第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、独立して作動可能である、項目１５に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目２７）
前記手術器具は、前記被駆動アセンブリから遠位に延びる細長い部材を含み、前記細長い部材は、遠位端前記細長い部材で前記エンドエフェクタを支持する、項目１５に記載のロボット外科手術アセンブリ。
（項目２８）
前記ロボットアームの前記取付部は、前記器具駆動装置と前記手術器具との間に挿入される、項目１５に記載のロボット外科手術アセンブリ。
【００１９】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本開示の実施形態及び上述の本開示の一般的な説明と共に、下記の実施形態の詳細な説明を示し、本開示の原則を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本開示によるロボット外科手術システムの概略図である。
【図２】ロボットアームの上に取り付けられた外科手術アセンブリを有するロボットアームの斜視図である。
【図３】図２のロボットアームと外科手術アセンブリとの正面図である。
【図４】アクチュエータと駆動システムを想像線で示す図２の外科手術アセンブリの器具駆動装置の斜視図である。
【図５】図４のアクチュエータと駆動システムとの側面図である。
【図６】被駆動アセンブリから取り外された器具インターフェースを示す図２の手術器具の斜視図である。
【図７】ハウジング部分が除去された図６の被駆動アセンブリの斜視図である。
【図８】図２のロボットアームと共に使用するためのトルクセンサーアセンブリの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本開示の実施形態は、図面を参照して詳細に説明され、同様の参照符号は、幾つかの図の各々において同一または対応する要素を示す。本明細書で使用する「遠位」という用語は、ユーザからもっと遠い装置の部分を指し、「近位」という用語は、ユーザにもっと近い装置の部分を指す。
【００２２】
図１を参照すると、複数のロボットアーム２、３と、制御装置４と、制御装置４に結合された操作コンソール５とを含むロボット外科手術システム１が提供される。操作コンソール５は、人（図示せず）、例えば外科医がロボットアーム２、３を遠隔操作することができる表示装置６及び手動入力装置７、８を含む。
【００２３】
複数のロボットアーム２、３の各々は、接合部を介して接続された複数の部材を含む。ロボット外科手術システム１はまた、ロボットアーム２、３の各々の遠位端に接続された外科手術アセンブリ１００を含む。外科手術アセンブリ１００は、器具駆動装置３００と、器具駆動装置３００に着脱可能に結合された手術器具２００とを含む。手術器具２００は、エンドエフェクタ２３０を含む。
【００２４】
ロボットアーム２、３は、制御装置４に接続された電気駆動装置（図示せず）によって駆動することができる。制御装置４（例えば、コンピュータ）は、それぞれのロボットアーム２、３の外科手術アセンブリ１００が、手動入力装置７、８によって定義された移動に従って、所望の移動を実行するような方法で、特にコンピュータプログラムを用いて駆動装置を作動させるようにセットアップされる。制御装置４はまた、ロボットアーム２、３及び／または駆動装置の移動を制御するような方法で、セットアップできる。
【００２５】
引き続き図１を参照すると、ロボット外科手術システム１は、エンドエフェクタ２３０を用いて最小侵襲処置をするために、患者テーブル１２上に横たわる患者１３に使用するように構成される。ロボット外科手術システム１は、３つ以上のロボットアーム２、３を含むことができる。追加するロボットアームは、制御装置４にさらに接続されて操作コンソール５によって遠隔操作が可能になる。１つ以上の追加の外科手術アセンブリ１００及び／または手術器具２００はまた、追加のロボットアームに装着することができる。
【００２６】
制御装置４は、手術器具２００のエンドエフェクタ２３０に結合された１つ以上のケーブルの押し込みまたは引っ張りを駆動するように構成された各モータを備えた複数のモータ（モータ１．．．ｎ）を制御することができる。ケーブルは図示され説明されているが、ケーブルをロッドなどで置き換えることができると考えられる。使用時には、これらのケーブルが押されたり引っ張られたりすると、ケーブルは手術器具２００のエンドエフェクタ２３０の動作及び／または移動を引き起こす。制御装置４は、１つ以上のエンドエフェクタ２３０の動作及び／または移動を調整するために、１つ以上のケーブルの押し込みまたは引っ張り動作を調整する様々なモータ（モータ１．．．ｎ）の起動を調整することが企図される。実施形態において、各モータは１つ以上のケーブルに加えて、またはその代わりに、エンドエフェクタ２３０の動作及び／または移動を引き起こすために、駆動ロッドまたはレバーアームを作動させるように構成することができる。
【００２７】
制御装置４は、一組の命令に従って計算及び／または操作を行うように適合された任意の適切な論理制御回路を含むことができる。制御装置４は、無線（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＬＴＥ（商標）など）及び／または有線接続を介して、遠隔システム「ＲＳ」と通信するように構成することができる。遠隔システム「ＲＳ」は、ロボット外科手術システム１の様々なコンポーネント、アルゴリズム、及び／または操作に関するデータ、命令及び／または情報を含むことができる。遠隔システム「ＲＳ」は、任意の適切な電子サービス、データベース、プラットフォーム、クラウド「Ｃ」などを含むことができる。制御装置４は、メモリに操作可能に接続された中央処理装置を含むことができる。メモリは、一時的なタイプのメモリ（例えば、ＲＡＭ）及び／または非一時的なタイプのメモリ（例えば、フラッシュメディア、ディスク媒体など）を含むことができる。幾つかの実施形態において、メモリは遠隔システム「ＲＳ」の一部であり、及び／または遠隔システム「ＲＳ」に操作可能に結合される。
【００２８】
制御装置４は、例えばドライバ回路を通じて、ロボット外科手術システム１のコンポーネントとインターフェースで接続する複数の入力及び出力を含むことができる。制御装置４は、入力信号を受信し、及び／または出力信号を生成し、ロボット外科手術システム１の様々なコンポーネント（例えば、１つ以上のモータ）の１つ以上を制御するように構成され得る。出力信号は、ユーザによって予めプログラムされ得る及び／または入力され得るアルゴリズム命令を含むことができる及び／またはアルゴリズム命令に基づくことができる。制御装置４は、遠隔システム「ＲＳ」に結合され得るユーザインターフェース（例えば、操作コンソール５のスイッチ、ボタン、タッチスクリーンなど）から複数のユーザ入力を受け入れるように構成され得る。
【００２９】
データベース１４は、直接及び／または間接的に制御装置４に結合され得る。データベース１４は、生体及び／または解剖図解書からの術前データを記憶するように構成することができる。データベース１４は、遠隔システム「ＲＳ」の一部であり得る、及び／または遠隔システム「ＲＳ」に動作可能に結合されたメモリを含むことができる。ロボット外科手術システム１の構築及び動作の詳細な説明のために、２０１１年１１月３日に出願された「Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ」という名称の米国特許公開第２０１２／０１１６４１６号を参照することができ、この全体の内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００３０】
ここで図２、３を参照すると、外科手術アセンブリ１００は、ロボットアーム２の取付部５（図３）に結合された器具駆動装置３００と、器具駆動装置３００に解放可能に結合された手術器具２００とを含む。ここで図４を参照すると、器具駆動装置３００は、作動ハウジング３０２と、作動ハウジング３０２から横方向に延びるアダプタ部分３０４とを有する本体３１２を含む。作動ハウジング３０２は、内部のアダプタ部分３０４の少なくとも一部をしっかりと支持するように構成された環状リム３０６を含む。アダプタ部分３０４は、ロボットアーム２の取付部５を介して延びるように構成された円形断面を有する。アダプタ部分３０４は、手術器具２００の接触面２０４（図６）の一部を動作可能に係合するように構成された係合面３０４ａを含む。
【００３１】
ここで図４、５を参照すると、作動ハウジング３０２は、複数のアクチュエータまたはモータ３１４ａ〜ｆを支持する。アダプタ部分３０４は、複数の枢動可能に支持されたリンク部材３５２、複数のねじ部材３８０（図５に１つだけ示されている）、及び複数の細長い部材またはシャフト３８２（図５に１つだけ示されている）を有する駆動システム３５０を含む。複数の枢動可能に支持されたリンク部材３５２は、共通枢軸「Ｘ」を中心に枢動するように構成される。複数の枢動可能に支持されたリンク部材３５２の各々は、対向する第１の部分３５２ａ及び第２の部分３５２ｂを含む。複数のねじ部材３８０の各々は、ねじ部材３８０に螺着可能に結合されたスリーブまたはナット３５８ｂを含む。複数の細長い部材３８２の各々は、それぞれの細長い部材３８２に沿って摺動可能に平行移動するように構成されたスリーブ３５８ａを含む。
【００３２】
リンク部材３５２の第１の部分３５２ａ及び第２の部分３５２ｂの各々は、スロット３５４ａ、３５４ｂをそれぞれ画定する。各スロット３５４ａ、３５４ｂは、スリーブ３５８ａのカムピン３５６ａ及びスリーブ３５８ｂのカムピン３５６ｂをそれぞれ摺動可能に受けるように構成される。このような構成の下、ねじ部材３８０の回転は、それぞれのねじ部材３８０に沿ってスリーブ３５８ｂの並進運動を引き起こす。ねじ部材３８０に沿ったスリーブ３５８ｂの並進運動は、対向する第１の部分３５２ａ及び第２の部分３５２ｂが、矢印「Ｄ」、「Ｕ」（図５）でシーソーのように示す対向する方向で移動するように、カムピン３５６ｂとスロット３５４ｂ、及びカムピン３５６ａとスロット３５４ａとの間の相対運動を引き起こす。複数のスリーブ３５８ａの各々は、複数のリニアドライブ３８５のそれぞれ１つに接続される。
【００３３】
引き続き図４、５を参照すると、アクチュエータまたはモータ３１４ａ〜ｄの各々は第１の滑車３６０を含み、複数のねじ部材３８０の各々は第２の滑車３６２を含む。第１の滑車３６０及び第２の滑車３６２は、第１の滑車３６０の回転が第２の滑車３６２に回転を与えるように、駆動ベルト３６４によって動作可能に接続される。第２の滑車３６２の回転は、ねじ部材３８０に随伴回転を与え、順次、ねじ部材３８０に沿ったスリーブ３５８ｂの並進運動を引き起こす。例えば、矢印「Ｕ」の方向におけるスリーブ３５８ｂの並進運動は、スリーブ３５８ａの逆方向、すなわち矢印「Ｄ」の方向への並進運動を引き起こし、リニアドライブ３８５を駆動する。
【００３４】
図４に戻って特に参照すると、アダプタ部分３０４の係合面３０４ａは、その中のそれぞれのリニアドライブ３８５を受けるように構成された複数のスロット３０９を画定する。各リニアドライブ３８５は、後述するように、各リニアドライブ３８５が手術器具２００のそれぞれの被駆動部材２６２ａ〜ｄ（図７）と係合するように、それぞれのスロット３０９内で摺動可能であり、それぞれのスロット３０９を通って延びる。その上、係合面３０４ａは、ギア３３３、３３５をそれぞれ受けるように構成された開口部３１１ａ、３１１ｂをさらに画定する。
【００３５】
図５を特に参照すると、アクチュエータまたはモータ３１４ｅは、駆動ベルト３５７によって滑車３５３に動作可能に結合された滑車３５１に結合される。滑車３５３は、それと共に随伴回転を行うために、細長いシャフト３５５に固定される。滑車３８３はまた、それと共に随伴回転を行うために、細長いシャフト３５５に固定される。滑車３８３は、第２の駆動ベルト３５９によってギア３３５に動作可能に結合される。このような構成の下、アクチュエータまたはモータ３１４ｅの作動は、ギア３３５の回転を引き起こす。ギア３３５の少なくとも一部は、以下に説明するように、ギア３３５が手術器具２００上で器具インターフェース２２０（図７）のギア２２７ｃと係合するように、開口部３１１ｂ（図４）を通って延びる。
【００３６】
その上、アクチュエータまたはモータ３１４ｆは、駆動ベルト３９１によってギア３３３に結合された滑車３９９に動作可能に結合される。このような構成の下、アクチュエータまたはモータ３１４ｆの作動は、ギア３３３の回転を引き起こす。ギア３３３の少なくとも一部は、器具インターフェース２２０のギア２２７ｂ（図６）と係合するために、開口部３１１ａ（図４）を通って延びる。
【００３７】
ここで図６、７を参照すると、手術器具２００は、器具インターフェース２２０と、被駆動アセンブリ２４０と、細長い部材２５０と、細長い部材２５０の遠位端で支持されるエンドエフェクタ２３０（図１）とを含む。被駆動アセンブリ２４０は、支持パネル２４２の長さに沿って複数のスロット２４４を画定する支持パネル２４２と、開口部２４６ａ、２４６ｂとを含む。被駆動アセンブリ２４０は、複数の被駆動部材２６２ａ〜ｄをさらに含む。複数の被駆動部材２６２ａ〜ｄの各々の一部は、それぞれのスロット２４４を通って延びてそれと共に並進運動可能である。被駆動アセンブリ２４０は、ギア２７２、２７４をさらに含む。各ギア２７２、２７４の少なくとも一部は、それぞれの開口部２４６ａ、２４６ｂを通って延びる。ギア２７４は、それと共に随伴回転を行うために、細長い部材２５０で固定される。
【００３８】
ここで特に図６を参照すると、器具インターフェース２２０は、被駆動アセンブリ２４０上に動作可能に取り付けられるように構成された本体パネル２２２を含む。本体パネル２２２は、複数の開口部２２４ａ〜ｃ及び複数のスロット２２６を画定する。複数の開口部２２４ａ〜ｃは、そこを通してそれぞれのギア２２７ａ〜ｃの少なくとも一部を受けるように構成される。複数のスロット２２６の各々は、被駆動アセンブリ２４０の複数の被駆動部材２６２ａ〜ｄの各々の一部が、器具インターフェース２２０のそれぞれのスロット２２６を通って延びるように、被駆動アセンブリ２４０の支持パネル２４２のそれぞれのスロット２４４と整列する。被駆動アセンブリ２４０の複数の被駆動部材２６２ａ〜ｄの各々の部分は、器具作動駆動装置３００のそれぞれのリニアドライブ３８５と動作可能に係合する。このような構成の下、アクチュエータまたはモータ３１４ａ〜ｄの作動は、被駆動アセンブリ２４０のそれぞれの被駆動部材２６２ａ〜ｄの並進運動を引き起こす。
【００３９】
複数の被駆動部材２６２ａ〜ｄの各々は、エンドエフェクタ２３０と動作可能に関連付けられたケーブルまたはロッド（図示せず）に結合され、エンドエフェクタ２３０の機能を引き起こす。特に、各ケーブルは、各ケーブルの作動またはそれらの組み合わせが、エンドエフェクタ２３０の機能を実行するように、エンドエフェクタ２３０に結合され得る。ケーブルの１つ以上の長手方向の並進運動は、エンドエフェクタ２３０またはその部分的な運動（例えば、回転、枢動、関節運動、縦方向／横方向の並進運動など）を与えることができる。例えば、２０１４年４月２１日に出願された「電気機械的外科手術デバイス及び外科的負荷装置を相互接続するジンバルを備えたアダプタアセンブリ及びそれらの外科手術システム」という名称の米国特許出願第１４／２５７，０６３号は、外科用ステープルを発射するために回転可能なリードスクリューに動作可能に結合された遠位方向に前進可能なスレッドを支持するエンドエフェクタを備えた外科用ステープリングデバイスが記載されている。細長い部材２５０は、複数のケーブルを受け、複数のケーブルの各々を直線的に平行移動させることできるように寸法決めされる。
【００４０】
引き続き図６、７を参照すると、器具インターフェース２２０のギア２２７ｃは、被駆動アセンブリ２４０のギア２７４と整列してギア２７４と係合するように構成される。器具作動機器３００のギア３３５は、アクチュエータまたはモータ３１４ｅの作動が、ギア３３５（図５）を回転させて、順次、器具インターフェース２２０のギア２２７ｃ及び被駆動アセンブリ２４０のギア２７４を回転させるように、器具インターフェース２２０のギア２２７ｃと係合するように構成される。被駆動アセンブリ２４０のギア２７４の回転は、細長い部材２５０の随伴回転を引き起こしてエンドエフェクタ２３０に回転を与える。
【００４１】
特に、図６を参照すると、器具インターフェース２２０は、第１の端部２２１ａ及び第２の端部２２１ｂを有する回転自在軸２２１をさらに含む。第１の端部２２１ａ及び第２の端部２２１ｂは、回転自在軸２２１との随伴回転を行うために、ギア２２７ａ、２２７ｂをそれぞれ含む。ギア２２７ｂの一部は、本体パネル２２２内に画定された開口部２２４ｂを通って延び、器具駆動装置３００のギア３３３と係合する。このような構成の下、アクチュエータまたはモータ３１４ｆの作動は、ギア３３３の回転を引き起こし、順次、ギア２２７ｂに回転を与える。ギア２２７ｂの回転は、ギア２２７ａに随伴回転を与える。器具インターフェース２２０のギア２２７ａは、被駆動アセンブリ２４０のギア２７２と係合する。ギア２７２は、エンドエフェクタ２３０に動作可能に結合されてエンドエフェクタ２３０の機能を引き起こす。
【００４２】
ここで図８を参照すると、ロボットアーム２は、駆動ベルト５００によって共に結合された回転自在トルクセンサー３００及びモータアセンブリ４００を支持する。トルクセンサー３００は、例えば、トルクフィードバックデータを提供するために、制御装置４と通信するように構成された電装部品（例えば、抵抗器、ワイヤなど）を支持する。モータアセンブリ４００は、駆動ベルト５００を介して、トルクセンサー３００に回転を与えて器具駆動装置３００の回転を引き起こすように協働するモータ４１０及びハーモニックギアボックス４１２を含む。
【００４３】
動作時には、図４〜７を参照すると、器具駆動装置３００は、ロボットアーム２の取付部５上に取り付けられ、手術器具２００は、器具駆動装置３００に着脱可能に結合される。器具駆動装置３００の各リニアドライブ３８５は、手術器具２００の被駆動アセンブリ２４０のそれぞれの被駆動部材２６２ａ〜ｄと係合する。さらに、器具駆動部材３００のギア３３３は、手術器具２００の器具インターフェース２２０のギア２２７ｂと係合する。その上、器具駆動装置３００のギア３３５は、手術器具２００の器具インターフェース２２０のギア２２７ｃと係合する。手術器具２００が器具駆動装置３００に動作可能に結合されると、複数のアクチュエータまたはモータ３１４ａ〜ｄの１つ以上が作動して、ねじ部材３８０の１つ以上を回転させ、順次、器具駆動装置３００の１つ以上のリニアドライブ３８５の並進運動を引き起こす。１つ以上のリニアドライブ３８５の作動は、手術器具２００の支持パネル２４２のスロット２４４内で被駆動部材２６２ａ〜ｄの並進運動を引き起こす。被駆動部材２６２ａ〜ｄの並進運動は、それぞれのケーブルを平行移動させる。ケーブルの並進運動またはそれらの組み合わせは、エンドエフェクタ２３０またはそれらの一部の移動（例えば、回転、枢動、関節運動、縦方向／横方向の並進運動など）を与える。
【００４４】
その上、アクチュエータまたはモータ３１４ｅの作動は、ギア３３５の回転を引き起こし、順次、器具インターフェース２２０のギア２２７ｃに回転を与える。ギア２２７ｃの回転は、ギア２７４の回転を引き起こし、順次、細長い部材２５０に随伴回転を与える。細長い部材２５０の回転は、エンドエフェクタ２３０の随伴回転を引き起こす。その上、アクチュエータまたはモータ３１４ｆの作動は、器具駆動装置３００のギア３３３の回転を引き起こし、器具インターフェース２２０のギア２２７ｂと係合してギア２２７ｂの回転を引き起こす。
ギア２２７ｂは、器具インターフェース２２０のギア２２７ａに随伴回転を与える。ギア２２７ａは、被駆動アセンブリ２４０のギア２７２と係合する。このような構成の下、器具インターフェース２２０のギア２２７ａは、被駆動アセンブリ２４０のギア２７２の回転を引き起こす。ギア２７２は、エンドエフェクタ２３０に動作可能に結合され、エンドエフェクタ２３０の追加機能を引き起こす。
【００４５】
当業者は、本明細書に具体的に記載され、添付の図に示される構造及び方法が非限定的で例示的な実施形態であり、説明、開示及び図は特定の実施形態の単なる例示として解釈されるべきであることを理解するであろう。したがって、本開示は、記載された厳密な実施形態に限定されず、本開示の範囲または趣旨から逸脱することなく、当業者によって様々な他の変更及び修正がもたらされ得ることが理解されるべきである。さらに、特定の実施形態に関連して示されまたは記載された要素及び特徴は、本開示の範囲から逸脱することなく特定の他の実施形態の要素及び特徴と組み合わせられてもよく、そのような修正及び変形も本開示の範囲内に含まれる。したがって、本開示の主題は、特に示され説明されたものによって限定されない。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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