(57)【要約】  手術システムは、体腔内に配置可能な先端側端部を有する処置器具ドライバーと、ユーザー入力装置を備えている。  処置器具ドライバーとユーザー入力装置は、手術用の処置器具の先端側部分と基端側部分のそれぞれを取外し可能に受け入れるために配置されている。  ユーザー入力装置は、手術用の処置器具の基端側部分のマニュアルによる操作に対応して、動作の信号を発生するように構成されている。  動作の信号に対応して、処置器具ドライバーを作動させるために操作可能な少なくとも１つのモータが、体腔内において手術用の処置器具の先端側部分の位置を変えるようになっている。 【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内に配置可能な先端側端部を有する処置器具ドライバーと、
ユーザー入力装置であって、当該処置器具ドライバーと当該ユーザー入力装置は手術用の処置器具の先端側部分と基端側部分をそれぞれ取外し可能に受け入れるために配置されており、手術用の処置器具の基端側部分のマニュアルによる操作に対応して動作の信号を発生するように構成されたユーザー入力装置と、
処置器具ドライバーに操作可能に結合された少なくとも１つのモータであって、動作の信号に対応して処置器具ドライバーを駆動するために、そしてこれによって体腔の中で手術用の処置器具の先端側部分の位置を変えるために、操作可能な当該モータとを備えたことを特徴とする手術システム。
【請求項２】
請求項１に記載された手術システムにおいて、
前記処置器具ドライバーは、手術用の処置器具の先端側部分の受け入れ部分に比例した管腔を有する操縦可能なフィンガーと、
少なくとも部分的に当該フィンガーを通って伸びる少なくとも１つのアクチュエーションエレメントと、を備え、
前記モータは、フィンガーを偏向させるようにアクチュエーションエレメントに張力を生じさせるために、前記動作の信号に対応して操作できるものであることを特徴とする手術システム。
【請求項３】
請求項２に記載された手術システムにおいて、
前記ユーザー入力装置は、ベースとベース上にある処置器具の受入部を備え、当該処置器具の受入部は、動作の信号を発生させるために少なくとも２つの自由度において、ベースに対して相対的にマニュアル操作により動かすことができ、
前記少なくとも１つのアクチュエーションエレメントは、複数のアクチュエーションエレメントから成り、
前記モータは、少なくとも２つの自由度においてフィンガーを偏向させるために、動作の信号に対応して操作できる少なくとも２つのモータから成ることを特徴とする手術システム。
【請求項４】
請求項２に記載された手術システムにおいて、
処置器具ドライバーとユーザー入力装置によって受け入れられた手術用の処置器具に回転方向に結合するために配置されたロールドライバーと、
ロール入力装置と手術用の処置器具の基端側部分にある可動部材の少なくとも１つのマニュアルによる操作に対応してロール信号を発生させるように構成されたロール入力装置と、
ロールドライバーに操作可能に結合されたロール用のモータであって、当該ロールドライバーが手術用の処置器具の先端側部分を軸廻りに回転させるように、ロール動作の信号に対応してロールドライバーを動かすために操作可能になっているロール用のモータと、
を更に備えたことを特徴とする手術システム。
【請求項５】
請求項４に記載された手術システムにおいて、前記ロール入力装置は、ロール入力装置に接触して配置された手術用の処置器具の軸廻りの回転に対応してロール信号を発生するように構成されていることを特徴とする手術システム。
【請求項６】
請求項４に記載された手術システムにおいて、前記ロール入力装置は、ロール入力装置のノブのマニュアル操作による回転に対応してロール信号を発生させるように構成されていることを特徴とする手術システム。
【請求項７】
請求項４に記載された手術システムにおいて、前記ロールドライバーは、手術用の処置器具がロールドライバーに回転方向に結合されている時に、ロールドライバーに対して手術用の処置器具が長手方向に動くことができるように構成されていることを特徴とする手術システム。
【請求項８】
請求項７に記載された手術システムにおいて、手術用の処置器具の長手方向の位置の変化に対応して信号を発生させるために配置されたセンサーを更に備えていることを特徴とする手術システム。
【請求項９】
請求項４に記載された手術システムにおいて、前記ロールドライバーは、
手術用の処置器具を受け入れる部分に比例した開口部と手術用の処置器具のシャフトに回転方向に結合可能な開口部の管腔を取り巻く機構とを有するロールドライブ部材、並びに
ロールドライブ部材を軸廻りに回転させるために操作可能なロール用のモータを備えていることを特徴とする手術システム。
【請求項１０】
請求項２に記載された手術システムにおいて、
切開部を通って体腔の中へ挿入可能な挿入支持具と、
第２の操縦可能なフィンガーであって、第１および第２の操縦可能なフィンガーは挿入支持具の先端側端部から伸びており、第２の手術用の処置器具の先端側部分を受け入れる部分に比例した管腔有している第2の操縦可能なフィンガーと、
第２のユーザー入力装置であって、第２のフィンガーと第２のユーザー入力装置が第２の手術用の処置器具の先端側部分と基端側部分をそれぞれ取外し可能に受け入れるために配置されており、第２の手術用の処置器具の基端側部分のマニュアルによる操作に対応して第２の動作の信号を発生させるように構成された第２のユーザー入力装置と、
第２のフィンガーに操作可能に結合された少なくとも１つの第２のモータであって、第２の動作の信号に対応して第２のフィンガーを偏向させるために操作可能な第２のモータと、
を更に備えることを特徴とする手術システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載された手術システムにおいて、
第１および第２のフィンガーの少なくとも１つが、当該フィンガーの先端側部分が挿入支持部材の長手方向軸から第１の距離だけ離れて配置された第１の位置、および当該フィンガーの先端側部分が挿入支持部材の長手方向軸から第２の距離だけ離れて配置された第2の位置から、横方向に可動であって、当該第２の距離は当該第１の距離より大きいことを特徴とする手術システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載された手術システムにおいて、
第１および第２のフィンガーは、第１および第２の位置の間で同時に展開可能であることを特徴とする手術システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載された手術システムにおいて、
第１および第２のフィンガーは、第１および第２の位置の間で独立して展開可能であることを特徴とする手術システム。
【請求項１４】
請求項１１に記載された手術システムにおいて、
第１および第２の位置の間での少なくとも１つのフィンガーの動きに対応して信号を発生させるために配置されたセンサーを更に備えることを特徴とする手術システム。
【請求項１５】
請求項１に記載された手術システムにおいて、
手術用の処置器具の基端側部分の入力装置上での位置決めに対応して、処置器具が存在することを示す信号を発生させるために配置されたセンサーを更に備えることを特徴とする手術システム。
【請求項１６】
手術用の処置器具の先端側のシャフト部分に回転方向に結合するように構成されたロールドライバーと、
ロール入力装置であって、ロールドライバーと回転方向に結合した手術用の処置器具の基端側部分に回転方向に結合させるために配置され、そして手術用の処置器具の基端側部分およびロール入力装置の可動部材の内の少なくとも１つのマニュアルによる操作に対応してロール方向の動作の信号を発生させるように構成された、ロール入力装置と、
ロールドライバーに操作可能に結合された少なくとも１つのモータであって、手術用の処置器具の先端側のシャフト部分を軸廻りに回転させるように、ロール方向の動作の信号に対応してロールドライバーを動かすために操作可能なロール用のモータとを備えることを特徴とする手術システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載された手術システムにおいて、
前記ロール入力装置は、ロール入力装置に接して配置された手術用の処置器具のマニュアル操作による軸廻りの回転に対応してロール信号を発生するように構成されていることを特徴とする手術システム。
【請求項１８】
請求項１６に記載された手術システムにおいて、
前記ロール入力装置は、ロール入力装置にあるノブのマニュアルによる回転操作に対応してロール信号発生するように構成されていることを特徴とする手術システム。
【請求項１９】
請求項１６に記載された手術システムにおいて、
前記ロールドライバーは、手術用の処置器具がロールドライバーに回転方向に結合されているときに、ロールドライバーに対して手術用の処置器具を長手方向に動かすことができるように構成されていることを特徴とする手術システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載された手術システムにおいて、前記ロール入力装置は、
支持部材と、
支持部材にある受入部材であって、手術用の処置器具のシャフトを受け入れるための開口部を有し、支持部材に対して軸廻りに回転可能となっている受入部材と、
受入部材の軸廻りの回転に対応して回転可能なマグネットと、
マグネットの回転に対応してマグネットの回転を検出し、ロール方向の動作の信号を発生するロールセンサーとを備えていることを特徴とする手術システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載された手術システムにおいて、更に、
受入部材にある第１の歯車と、
第１の歯車の回転に対応して回転可能となっている第２の歯車を備え、
前記マグネットは第２の歯車と一緒に回転するように第２の歯車に結合されていることを特徴とする手術システム。
【請求項２２】
請求項２０に記載された手術システムにおいて、
前記受入部材は、手術用の処置器具のシャフトを受け入れるための管腔を有する管状の受入部材であり、当該管状の受入部材は支持部材に対して長手方向に可動となっていることを特徴とする手術システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載された手術システムにおいて、支持部材に対する受入部材の長手方向の動きに対応して信号を発生させるために配置された長手方向の動作を検出するセンサーを更に備えていることを特徴とする手術システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載された手術システムにおいて、前記システムは、
支持部材に回転可能に取り付けられた第１の端部と、管状の受入部材に結合された第２の端部を有すると共に、管状の受入部材の長手方向の動きによって、レバーの第１の端部廻りにレバーを回転させるようになっているレバーと、
第１の端部に配置されたマグネットと、を更に備え、
長手方向の動作を検出するセンサーは、マグネットの回転に対応して信号を発生させるために配置されていることを特徴とする手術システム。
【請求項２５】
請求項１９に記載された手術システムにおいて、
前記ロールドライバーは、手術用の処置器具の先端側にあるシャフト部分の受入に比例した開口部を有する部材であって、開口部の表面機構は、手術用の処置器具の先端側にあるシャフト部分の表面にある機構に回転方向に結合させるために配置された開口部を有する部材を備え、
ロール用のモータは、当該部材を軸廻りに回転させることが可能であることを特徴とする手術システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載された手術システムにおいて、
前記部材は、管腔を有する管状の部材であり、当該管腔は表面の機構を有していることを特徴とする手術システム。
【請求項２７】
請求項１６に記載された手術システムにおいて、
ロール入力装置における手術用の処置器具の位置決めに対応して処置器具の存在を示す信号を発生するために配置されたセンサーを更に備えていることを特徴とする手術システム。
【請求項２８】
モータ駆動された手術システムであって、
手術台上に置かれた患者に近接した無菌フィールド内に配置可能な少なくとも１つの支持部材と、
少なくとも１つの支持部材上で運用される処置器具ドライバーであって、体腔内に配置可能である操縦可能な先端側端部を有する処置器具ドライバーと、
少なくとも１つの支持部材上で運用されるユーザー入力装置であって、ユーザーによってユーザー入力装置の一部分をマニュアル操作に対応して動作の信号を発生させるように構成されたユーザー入力装置と、
処置器具ドライバーに操作可能に結合された少なくとも１つの操縦用のモータであって、動作の信号に対応して処置器具ドライバーの操縦可能な先端側端部を偏向させるように操作可能な操縦用のモータと、
を備えたことを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
処置器具ドライバーは、手術用の処置器具の先端側部分を受け入れる量に比例した管腔を有する操縦可能なフィンガーを備え、
少なくとも１つのアクチュエーションエレメントが少なくとも部分的にフィンガーを通って伸びており、
操縦用のモータは、フィンガーを偏向するようにアクチュエーションエレメントに張力を付与ために、動作の信号に対応して操作可能になっている
ことを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
支持部材上で運用される少なくとも１つのロールドライバーであって、管腔を通って配置された手術用の処置器具のシャフトに回転方向に結合して配置されたロールドライバーと、
支持部材上において運用されるロール入力装置であって、ロール入力装置のマニュアル操作に対応してロール信号を発生させるように構成されたロール入力装置と、
ロール用のモータであって、ロールの動作の信号に対応してロールドライバーを動かすために操作可能なロール用のモータと、
を更に備えたことを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項３１】
請求項３０に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
前記システムは、支持部材に取付け可能なベースであって、モータハウジング上に露出した第１のドライブ部材を備えた操縦用のモータと、モータハウジング上に露出した第２のドライブ部材を備えたロール用のモータとを内部に収納するベースを備え、
処置器具ドライバーのアクチュエーションエレメントは、少なくとも１つのプーリー上に配置され、処置器具ドライバーは前記少なくとも１つのプーリーを回転させるために回転可能な第１の従動部材を備え、
ロールドライバーは、手術用の処置器具の先端側シャフト部分を受け入れる量に比例した管腔を有する管状部材と、当該管状部材を回転させるための回転可能な第２の従動部材とを備え、
第１の従動部材に第１の駆動部材を回転方向に結合すると共に、第２の従動部材に第２の駆動部材を回転方向に結合するために、処置器具ドライバーとロールドライバーがベース上に取外し可能に配置されている
ことを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項３２】
請求項３１に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
ロールドライバーは、ロールドライバーハウジングと、ロールドライバーハウジングの中に配置された管状部材と、ロールドライバーハウジングの外部に露出した第２の従動部材を備え、
処置器具ドライバーは、処置器具ドライバーハウジングと、処置器具ドライバーハウジングの中に配置された前記少なくとも１つのプーリーと、処置器具ドライバーハウジングの外部に露出した第１の従動部材を備えている
ことを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項３３】
請求項３２に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
ロールドライバーハウジングは処置器具ドライバーハウジングを備えていることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項３４】
請求項３２に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
ロールドライバーハウジングと処置器具ドライバーハウジングは別のハウジングであることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項３５】
請求項２９に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
操縦用のモータは、モータハウジングを備えると共に、モータハウジング上に露出した駆動部材を有しており、
処置器具ドライバーは、
処置器具ドライバーハウジングと、
少なくとも２つのアクチュエーションエレメントと、
処置器具ドライバーハウジングの中にあり、アクチュエーションエレメントの１つと結合された第１のプーリーであって、第１の歯車を有する第１のプーリーと、
処置器具ドライバーハウジングの中にあり、アクチュエーションエレメントの１つと結合された第２のプーリーであって、第２の歯車を有する第２のプーリーと、
第１および第２の歯車に係合する第3の歯車と、
処置器具ドライバーハウジングの外に露出した従動部材を備え、
モータハウジングと処置器具ドライバーハウジングは、モータを起動することによって第３の歯車とプーリーを回転するように、従動部材と駆動部材を回転方向に結合するために配置できるようになっていることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項３６】
請求項３５に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
モータハウジングに接する処置器具ドライバーハウジングの位置決めに対応して信号を発生するために配置されたセンサーを更に備えることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項３７】
請求項３５に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
第１および第２の係合部材の係合に対応して信号を発生するために配置されたセンサーを更に備えることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項３８】
請求項３５に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
第１および第２の係合部材の１つが、オス部材であり、第１および第２の係合部材の別の１つがメス部材であることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項３９】
請求項３８に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
第１および第２の係合部材の少なくとも１つが、伸びた位置と部分的に押し下げられた位置の間で、対応するハウジングに対して相対的に可動な押し下げ部材であり、
当該押し下げ部材が、第１および第２の係合部材を接触させることにより、押し下げ部材がスプリングに抗して押し下げられた位置へ動くようにして配置されたスプリングを備え、
第１および第２の係合部材を係合させるために、スプリングの作用によって押し下げ部材が伸びた位置へ戻ることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項４０】
請求項３９に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
押し下げられた位置から伸びた位置までの押し下げ部材の動きに対応して信号を発生させるために配置されたセンサーを更に備えることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項４１】
請求項２８に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
処置器具ドライバーとユーザー入力装置は共通する支持部材上にあることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項４２】
請求項２８に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、前記少なくとも１つの支持部材は、
患者に近接した無菌フィールド内に配置可能な第１の支持部材であって、処置器具ドライバーを運用する第１の支持部材と、
患者に近接した無菌フィールド内に配置可能な第２の支持部材であって、ユーザー入力装置を運用する第２の支持部材と、
を備えることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項４３】
請求項４２に記載されたモータ駆動された手術システムにおいて、
少なくとも１つの操縦用のモータは第１の支持部材上で運用されることを特徴とするモータ駆動された手術システム。
【請求項４４】
手術を実行する方法であって、
体壁にある切開部を通して体腔の中へ処置器具ドライバーの先端側端部を挿入するステップと、
処置器具ドライバーに接する手術用の処置器具の先端側部分の位置決めを行うと共に、ユーザー入力装置に接する手術用の処置器具の基端側部分の位置決めを行うステップと、
ユーザー入力装置に、手術用の処置器具の基端側部分の動きに対応する動作の信号を発生させるために、手術用の処置器具の基端側部分をマニュアルにより操作するステップと、
体腔内にある処置器具ドライバー動かすために、動作の信号に対応してモータを作動させ、それによって体腔内において手術用の処置器具の先端側部分を再配置するステップと、
からなることを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の手術を実行する方法であって、
前記方法は、手術用の処置器具の先端側部分の受入に比例した管腔を有する操縦可能なフィンガーを構成するための処置器具ドライバーを提供し、
処置器具ドライバーに接する処置器具の先端側端部の位置決めのステップには、管腔を通って手術用の処置器具を挿入するステップが含まれ、
モータを作動させるステップでは、体腔内においてフィンガーが偏向するように、フィンガーに固定されたアクチュエーションエレメントに張力を付与することを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４５に記載の手術を実行する方法であって、
ベースとベース上にある処置器具の受入部を備えるために入力装置が提供され、
手術用の処置器具の基端側部分をマニュアルにより操作することには、動作の信号を発生させるために、少なくとも２つの自由度において、ベースに対して相対的に処置器具の受入部をマニュアルにより動かすことが含まれ、
モータを作動させるステップでは、少なくとも２つの自由度においてフィンガーを偏向させるために、動作の信号に対応して少なくとも２つのモータを選択的に作動させ、かかるモータの作動によってフィンガーに固定された少なくとも１つのアクチュエーションエレメントに張力を付与することが含まれる
ことを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の手術を実行する方法であって、
手術用の処置器具の位置決めには、ロールドライバーに接する手術用の処置器具の先端側部分の位置決めが含まれ、
前記方法は、更に、
ロール入力装置と手術用の処置器具の基端側部分にある可動部材の少なくとも１つのマニュアルによる操作に対応して、ロール方向の動作の信号を発生させるステップと、
ロール方向の動作の信号に対応して、ロール用モータを作動させるステップであって、ロール用モータの作動によってロールドライバーが手術用の処置器具の先端側部分を軸廻りに回転させるようになっているステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の手術を実行する方法であって、
ロール入力装置は、手術用の処置器具の基端側部分の軸廻りの回転に対応して、ロール信号を発生するようになっていることを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４６に記載の手術を実行する方法であって、
ロール入力装置は、ロール入力装置上のノブのマニュアルによる回転に対応して、ロール信号を発生させるようになっていることを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４６に記載の手術を実行する方法であって、前記方法は、更に、
体腔内にある手術用の処置器具の先端側部分を前進させたり、後退させたりするために、ロールドライバーに対して相対的に手術用の処置器具を長手方向へ動かすステップを備えており、
手術用の処置器具の長手方向の動きの全体に亘って、ロールドライバーは、手術用の処置器具と回転方向において結合し続けるようになっていることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４９に記載の手術を実行する方法であって、前記方法は、更に、
手術用の処置器具の長手方向の位置の変化を検知するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項４６に記載の手術を実行する方法であって、
管腔を有する管状部材を含むようにロールドライバーが提供され、前記方法は、更に、
管状部材の管腔の中にある手術用の処置器具の部分を位置決めするステップと、
手術用の処置器具を軸廻りに回転させるためにロール用のモータを作動させるステップとを備え、
管状部材の管腔にある少なくとも１つの機構は、手術用の処置器具のシャフトの先端側部分を軸廻りに回転させるために、手術用の処置器具のシャフト上にある少なくとも１つの機構と回転方向において結合していることを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項４５に記載の手術を実行する方法であって、
前記システムは、挿入用支持部材を含むように提供され、第１の操縦可能なフィンガーとしての操縦可能なフィンガーが挿入用支持部材から先端側へ伸びており、第２の操縦可能なフィンガーが挿入用支持部材から先端側へ伸びており
前記方法は、更に、
体腔内へ挿入用支持部材を挿入するステップと、
フィンガーの先端側部分が挿入用支持部材の長手方向軸から第１の距離だけ離れて配置された第１の位置と、フィンガーの先端側部分が挿入用支持部材の長手方向軸から第２の距離だけ離れて配置された第２の位置との間を、第１および第２のフィンガーの少なくとも１つを横方向に動かすステップとを備え、
第２の距離が第１の距離より大きいことを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項５２に記載の手術を実行する方法であって、
第１および第２の位置の間を第１および第２のフィンガーを同時に動かすステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５４】
請１および第２の位置の間を第１および第２のフィンガーを独立して動かすステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５５】
請求項５２に記載の手術を実行する方法であって、
第１および第２の位置の間での少なくとも１つのフィンガーの動作に対応して、信号を発生するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項５６】
請求項４４に記載の手術を実行する方法であって、
入力装置上の手術用の処置器具の基端側部分の位置決めに対応して、処置器具が存在することを示す信号を発生するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項５７】
請求項５６に記載の手術を実行する方法であって、
処置器具が存在することを示す信号が発生しない場合に、動作の信号に対応してモータが作動することを防止するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項５８】
請求項４４に記載の手術を実行する方法であって、
ユーザーの始動スイッチがシステムを始動状態に起動させていない場合に、動作の信号に対応してモータが作動することを防止するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項５９】
請求項５８に記載の手術を実行する方法であって、
ユーザーの始動スイッチがシステムを停止状態にさせている場合に、動作の信号に対応してモータが作動することを防止するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項６０】
請求項５６に記載の手術を実行する方法であって、
手術用の処置器具と入力装置の少なくとも１つが、マグネットを含み、そして手術用の処置器具と入力装置のその他のものが電磁的なエンコーダを含み、
エンコーダに近接したマグネットの位置決めに対応して、電磁的なエンコーダが、処置器具が存在することを示す信号を発生させることを特徴とする方法。
【請求項６１】
請求項６０に記載の手術を実行する方法であって、
手術用の処置器具がマグネットを含み、入力装置が電磁的なエンコーダと、マグネットに電磁的に接合する表面を含み、
当該エンコーダは、当該マグネットと当該表面とが電磁的に結合することに対応して、処置器具が存在することを示す信号を発生させることを特徴とする方法。
【請求項６２】
手術を実行する方法であって、
手術台上に置かれた患者に近接した無菌フィールド内において少なくとも１つの支持部材を位置決めするステップと、
体腔の中へ手術用の処置器具の先端側端部を挿入するステップであって、手術用の処置器具は、少なくとも１つの支持部材によって運用される処置器具ドライバーと操作可能に結合されているステップと、
少なくとも１つの支持部材によって運用されるユーザー入力装置の部分をマニュアルによって操作するステップであって、ユーザー入力装置は、当該マニュアルによる操作に対応して動作の信号を発生させるようになっているステップと、
動作の信号に対応して体腔内にある操縦可能な処置器具ドライバーの先端側端部を偏向させるために、当該動作の信号に対応して操縦用のモータを作動させるステップと、
からなることを特徴とする方法。
【請求項６３】
請求項６２に記載の手術を実行する方法であって、
前記処置器具ドライバーは、操縦可能なフィンガーを含むために提供され、前記方法は、
操縦可能なフィンガーの管腔の中にある手術用の処置器具の先端側部分を位置決めするステップと、
フィンガーを偏向するように、手術用の処置器具の先端側部分に固定されたアクチュエーションエレメントに張力を付与するために、操縦用のモータを作動させるステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項６４】
請求項６２に記載の手術を実行する方法であって、
手術用の処置器具を位置決めするステップが、ロールドライバーに接している手術用の処置器具の先端側部分を位置決めすることを含み、
当該方法は、更に、
ロール入力装置と手術用の処置器具の基端側部分にある部材の少なくとも１つのマニュアルによる操作に対応して、ロールの動作の信号を発生するステップと、
ロールの動作の信号に対応してロール用のモータを作動させるステップであって、ロール用のモータの作動によって、ロールドライバーが手術用の処置器具の先端側部分を軸廻りに回転させるようになっているステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６５】
請求項６４に記載の手術を実行する方法であって、
ロール入力装置は、手術用の処置器具の基端側部分の軸廻りの回転に対応してロール信号を発生させるようになっていることを特徴とする方法。
【請求項６６】
請求項６４に記載の手術を実行する方法であって、
ロール入力装置は、ロール入力装置のノブをマニュアル操作によって回転させることに対応してロール信号を発生させるようになっていることを特徴とする方法。
【請求項６７】
請求項６４に記載の手術を実行する方法であって、更に、
体腔内において、手術用の処置器具の先端側端部を前進させたり、後退させたりするために、手術用の処置器具をロールドライバーに対して相対的に長手方向へ動かすステップを含み、
手術用の処置器具の長手方向の動きの全体に亘って、ロールドライバーは、手術用の処置器具と回転方向において結合し続けるようになっていることを特徴とする方法。
【請求項６８】
請求項６７に記載の手術を実行する方法であって、前記方法は、更に、
手術用の処置器具の長手方向の位置の変化を検知するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項６９】
請求項６６に記載の手術を実行する方法であって、
管腔を有する管状部材を含むようにロールドライバーが提供され、前記方法は、更に、
管状部材の管腔の中にある手術用の処置器具の部分を位置決めするステップと、
管状部材を軸廻りに回転させるために、ロール用のモータを作動させるステップとを備え、
管状部材の管腔にある少なくとも１つの機構は、手術用の処置器具のシャフトの先端側部分を軸廻りに回転させるために、手術用の処置器具のシャフト上にある少なくとも１つの機構と回転方向において結合していることを特徴とする方法。
【請求項７０】
請求項６８に記載の手術を実行する方法であって、
前記システムは、挿入用支持部材を含むように提供され、第１の操縦可能なフィンガーとしての操縦可能なフィンガーが挿入用支持部材から先端側へ伸びており、第２の操縦可能なフィンガーが挿入用支持部材から先端側へ伸びており
前記方法は、更に、
体腔内へ挿入用支持部材を挿入するステップと、
フィンガーの先端側部分が挿入用支持部材の長手方向軸から第１の距離だけ離れて配置された第１の位置と、フィンガーの先端側部分が挿入用支持部材の長手方向軸から第２の距離だけ離れて配置された第２の位置との間を、第１および第２のフィンガーの少なくとも１つを横方向に動かすステップとを備え、
第２の距離が第１の距離より大きいことを特徴とする方法。
【請求項７１】
請求項７０に記載の手術を実行する方法であって、
第１および第２の位置の間を第１および第２のフィンガーを同時に動かすステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項７２】
請求項７０に記載の手術を実行する方法であって、
第１および第２の位置の間を第１および第２のフィンガーを独立して動かすステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項７３】
請求項７０に記載の手術を実行する方法であって、
第１および第２の位置の間での少なくとも１つのフィンガーの動作に対応して、信号を発生するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項７４】
請求項６４に記載の手術を実行する方法であって、
入力装置上の手術用の処置器具の基端側部分の位置決めに対応して、処置器具が存在することを示す信号を発生するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項７５】
請求項７４に記載の手術を実行する方法であって、
処置器具が存在することを示す信号が発生しない場合に、動作の信号に対応してモータが作動することを防止するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項７６】
請求項７５に記載の手術を実行する方法であって、
ユーザーの始動スイッチがシステムを始動状態に起動させていない場合に、動作の信号に対応してモータが作動することを防止するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項７７】
請求項６２に記載の手術を実行する方法であって、
ユーザーの始動スイッチがシステムを停止状態にさせている場合に、動作の信号に対応してモータが作動することを防止するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項７８】
請求項６３に記載の手術を実行する方法であって、
前記システムは、支持部材上にベースを含むようにするために提供され、当該ベースは、ベース内に収納された操縦用のモータを含み、当該方法は、更に、
処置器具ドライバー上の従動部材がベース上の駆動部材に回転方向において結合されるために、ベース上に処置器具ドライバーを取外し可能に位置決めするステップと、
駆動部材が従動部材を駆動するために、操縦用のモータを作動させるステップであって、当該従動部材が、処置器具ドライバーのアクチュエーションエレメントに張力を付与するためにプーリーを回転させるステップと
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項７９】
請求項６９に記載の手術を実行する方法であって、
前記システムは、支持部材上にベースを含むようにするために提供され、当該ベースは、ベース内に収納されたロール用のモータを含み、当該方法は、更に、
ロールドライバー上の従動部材がベース上の駆動部材に回転方向において結合されるために、ベース上にロールドライバーを取外し可能に位置決めするステップと、
駆動部材が従動部材を駆動するために、ロール用のモータを作動させるステップであって、当該従動部材が、手術用の処置器具の先端側部分を軸廻りに回転させめために、管状部材を回転させるステップと
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項８０】
手術を実行する方法であって、
先端側のシャフト部分と基端側のシャフト部分を有すると共に、先端側のシャフト部分全体が基端側のシャフト部分に対して相対的に軸廻りに回転するようになっている、先端側のシャフト部分と基端側のシャフト部分の間に配置された回転ジョイントを有する手術用の処置器具を提供するステップと、
先端側のシャフト部分が、ロールドライバーに回転方向において結合するステップと、
基端側のシャフト部分が、ロール入力装置に回転方向において結合するステップと、
ロール入力装置上の部材および手術用の処置器具の基端側部分の内少なくとも１つのマニュアルによる操作に対応して、ロール方向の動作の信号を発生させるステップと、
ロール方向の動作の信号に対応して、ロール用のモータを作動させるステップであって、当該ロール用のモータを作動させることにより、ロールドライバーが手術用の処置器具の先端側のシャフト部分を基端側のシャフト部分に対して相対的に軸廻りに回転させるようにしたステップと、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項８１】
請求項８０に記載の手術を実行する方法であって、
ロール入力装置は、手術用の処置器具のハンドルの軸廻りの回転に対応して、ロール信号を発生させることを特徴とする方法。
【請求項８２】
請求項８０に記載の手術を実行する方法であって、
ロール入力装置は、ロール入力装置のノブをマニュアル操作によって回転させることに対応してロール信号を発生させるようになっていることを特徴とする方法。
【請求項８３】
請求項８０に記載の手術を実行する方法であって、前記方法は、更に、
体腔内にある手術用の処置器具の先端側端部を前進させたり、後退させたりするために、第１の長手方向位置と第２の長手方向位置の間を、ロールドライバーに対して相対的に、手術用の処置器具を長手方向に動かすステップを含み、
第１および第２の長手方向位置の間における動き全体に亘って、ロールドライバーは、先端側のシャフト部分と回転方向において結合し続けるようになっていることを特徴とする方法。
【請求項８４】
請求項８３に記載の手術を実行する方法であって、更に、手術用の処置器具の長手方向位置の変化を検知するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項８５】
請求項８０に記載の手術を実行する方法であって、
管腔を有する管状の部材を含むためにロールドライバーが提供され、当該方法は、更に、
管状の部材の管腔の中に先端側のシャフト部分を位置決めするステップと、
管状の部材を軸廻りに回転させるために、ロール用のモータを作動させるステップであって、先端側のシャフト部分を軸廻りに回転させるために、管腔の少なくとも１つの機構が先端側のシャフト部分の少なくとも１つの機構と回転方向において結合させるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項８６】
手術用の処置器具の動作を検出する方法であって、
開口部を有する処置器具の受入部を提供するステップであって、当該受入部は、支持部材に対して相対的に長手方向に可動であり、支持部材に回転自在に取り付けられた第１の端部と、受入部に結合された第2の端部を有するレバーとを備えると共に、レバーの第１の端部の回転に対応して回転可能なマグネットを備えているステップと、
処置器具の受入部における開口部を通って、手術用の処置器具のシャフトを挿入するステップと、
手術用の処置器具を支持部材に対して相対的に、長手方向に、マニュアル操作により動かすステップであって、処置器具の受入部が支持部材に対して相対的に長手方向に動き、レバーが第１の端部に対して相対的に回転するようになっているステップと、
マグネットの回転方向の動作を検出するステップと
から成ることを特徴とする手術用の処置器具の動作を検出する方法。
【請求項８７】
請求項８６に記載の手術用の処置器具の動作を検出する方法であって、
マグネットの回転方向の動作の検出に対応して、信号を発生するステップを更に含むことを特徴とする手術用の処置器具の動作を検出する方法。
【請求項８８】
請求項８６に記載の手術用の処置器具の動作を検出する方法であって、
前記受入部は、管腔を有する管状の受入部であり、
前記挿入するステップは、管腔の中へ処置器具のシャフトの部分を挿入することが含まれていることを特徴とする手術用の処置器具の動作を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明者：    Carson Shellenberger
Keith Phillip Laby
本出願は、２０１２年２月２日に出願した米国仮出願No.61/594,362および２０１２年１０月１６日に出願した米国仮出願No.61/714,737の優先権を要求するものであり、ここで参照することにより、これらの仮出願は本明細書に取り入れられるものである。
【０００２】
本発明は、体腔の中に、フレキシブルな医療器具を導入し、これを操縦したり偏向させたりするためのアクセス装置およびポート部の技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来の腹腔鏡手術では、手術を完了させるのに必要な種々の医療器具と内視鏡を腹膜腔へアクセスさせるために、複数の小さな切開部が皮膚および皮膚下の筋肉部分、並びに腹膜細胞組織を通して形成される。  典型的には、腹膜腔を広げるための注入ガスを使用して、腹膜腔は膨張されるので、視認性と作業空間が改善される。  典型的な腹腔鏡による医療手術では、外科医が見やすくなり、外科手術のターゲットにアプローチするための三角測量の原理を利用した処置器具を使えるようにするために、４つのポートが腹部領域の周りに戦略的に配置される。
【０００４】
低侵襲外科手術において、このような手術方法は非常に効果的であり、かつ究極の基準として存在しているが、一方において多くの欠点を抱えている。  そのような欠点の１つは、４つのポートを配置するために、複数の切開部を必要とすることであり、このことが術後のヘルニアや長引く患者の回復などの合併症のリスクを増大させている。  また、４つのポートを利用した方法では、腹部に４つの傷跡が残るという美容上の懸念が生じている。
【０００５】
単一の切開部あるいはポートを通して複数の処置器具を使った手術が実行できるように、システムに更なる改良が加えられた。  かかる単一のポートによる手術においては、可視化と三角測量は、線形（比例的な）な器具操作のため、および処置器具間の「ぶつかりあい（sword fighting）」として知られている状態に陥る空間的な制限のために、妥協したものとなっている。
【０００６】
単一のポートを利用した先行する技術に対する改良点は、SPS手術およびその他の腹腔鏡手術に使用するのに適した複数の処置器具アクセス装置に見いだされると共に、以下に記載する同時係属中の米国出願に記載されている。  すなわち、２００７年５月１７日に出願された米国特許出願No.11/804,063（“063”出願と呼ぶ）「題名：単一のアクセスポートを使用した複数の処置器具の手術アクセスのためのシステムおよび方法」、２００８年９月１２日に出願された米国特許出願No.12/209,408「題名：複数の処置器具アクセス装置およびシステム」、２００９年７月２８日に出願された米国特許出願No.12/511,043「題名：複数の処置器具アクセス装置およびシステム」、および２００９年１２月２９日に出願された米国特許出願No.12/649,307（米国公開番号No.2011/0230723）「題名：低侵襲外科手術のためのアクティブな処置器具ポートシステム」であり、これらはここで参照することにより本明細書に取り入れられるものである。
【０００７】
２００９年１２月２９日に出願された米国特許出願No.12/649,30（米国公開番号No.2011/0230723）「題名：低侵襲外科手術のためのアクティブな処置器具ポートシステム」には、１つの切開部を通して体腔内に導入された複数の処置器具を使った、複数のツールによる低侵襲外科手術を実行する際に使用するシステムが記載されている。  ここで開示されたシステムには、挿入チューブと挿入チューブの先端から伸びた１対の処置器具移送チューブ（instrument delivery tubes: IDTs）が含まれている。
【０００８】
各IDTは、挿入チューブの先端に配置された操縦可能な先端部分を備えている。使用する際、IDTsを貫通したフレキシブルな処置器具は、IDTsの偏向可能な先端部分をアクティブに偏向させることによって操縦される。  特に、IDTs用の基端側アクチュエータ（ボール・アンド・ソケットまたはジンバルタイプのアクチュエータ）は、挿入チューブの基端側に配置されている。  IDTsから体腔の中へ展開する処置器具は、基端側アクチュエータを通ってIDTsのなかへ挿入される。  基端側アクチュエータは、IDTsを通って伸びた処置器具のハンドルの操作に応答して動くことができるようになっている。  基端側アクチュエータの動きは、基端側アクチュエータからIDTの偏向可能な部分へ伸びた引張エレメント（ワイヤやケーブル等）に連動するようになっており、従ってIDTsの先端部分（すなわち、処置器具自身の先端）を操縦できる。  スコープやその他の処置器具のような追加的な処置器具もまた、挿入チューブを通り（リジッドな処置器具チャンネルを通すようにして）、IDTsを通って展開した処置器具と同時に使用できるようになっている。
【０００９】
前述したアクセスシステムにおいて使用される基端側アクチュエータ及び／又はIDTシャフトの追加の実施例については、米国公開番号No.2011/0184231「題名：偏向可能な処置器具ポート」、米国公開番号No.2011/0060183「題名：複数の処置器具アクセス装置およびシステム」、米国公開番号No.2011/0251599「題名：偏向可能な処置器具シャフト」に記載されており、これらはここで参照することにより本明細書に取り入れられるものである。
【００１０】
本出願は、低侵襲外科手術において使用される新規な複数の処置器具による手術のアクセスシステムに係るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】図１Ａは、モータ駆動の複数の処置器具による手術システムの斜視図を示したものである。  図１Ｂ〜図１８は、第１の実施例のコンポーネントの種々の図を示したものであって以下に示す通りである。
【図１Ｂ】図１Ｂは、アームに支持され、手術台に関連づけて配置されたシステムを示したものである。
【図１Ｃ】図１Ｃは、ベースユニット、ロールドライバーおよびフィンガードライブ組立の部分分解斜視図を示したものである。
【図１Ｄ】図１Ｄは、フィンガードライブ組立の基端側部分の斜視図を示したものである。
【図２Ａ】図２Ａは、展開機構の先端部分の斜視図を示したものである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、展開機構の基端部分の斜視図を示したものである。
【図２Ｃ】図２Ｃは、展開機構の基端部分の底面側の平面図を示したものである。
【図３】図３は、プーリーハウジングを含むフィンガードライバーの斜視図を示したものである。
【図４Ａ】図４Ａは、図３と類似の図であって、プーリーハウジングを除いた図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、プーリーハウジング、基端側チューブ、およびケーブルを除いたフィンガードライバーのコンポーネントの底面側から見た斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、フィンガードライバーのプーリーを示したものである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示すプーリーの部分分解図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ａに示すプーリーの部分分解図である。
【図６Ａ】図６Ａは、フィンガードライバーのプーリーの操作を図式的に描いた図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、フィンガードライバーのプーリーの操作を図式的に描いた図である。
【図７Ａ】図７Ａは、フィンガードライブ組立の底面側を示した斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ベースユニットの上面側を示した斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ベースユニットの半分の中に在るモータ、センサー、および歯車組立のレイアウトを示す平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａのモータおよび歯車組立の１つの斜視図を示したものである。
【図９】図９は、ロールドライバーの斜視図を示したものである。
【図１０】図１０は、ロールドライバーのロールドライブチューブおよび歯車組立の斜視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、当該システムと一緒に使用することができる処置器具の側方立面図を示したものである。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Aに示す処置器具のハンドルと基端側シャフトの斜視図を示したものである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１１Ａに示す処置器具のドライブセグメントの斜視図を示したものである。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ロールドライブチューブの中に配置された図１２Ａのドライブセグメントを示したものである。
【図１３Ａ】図１３Ａは、別のロールドライブチューブの端面を示したものである。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、別のドライブセグメントの端面を示したものである。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、図１３Ａおよび図１３Ｂのロールドライブチューブとドライブセグメントの回転方向の係合状態を示したものである。
【図１４】図１４は、第２の別のロールドライブチューブとドライブセグメントの回転方向の係合状態を示したものである。
【図１５】図１５は、図１Ａに示すハウジングとロールドラスバーの間に配置可能なチューブ状コネクタの分解図を示したものである。
【図１６】図１６は、コマンドインターフェースの斜視図であって、ブラケットから離れた処置器具ボックスを示したものである。  処置器具のハンドルは図示してあるが、処置器具の先端側シャフトは図示していない。
【図１７Ａ】図１７Ａは、ハウジングが取り外され、処置器具ハンドルが操作位置から引き出された状態の処置器具ボックスの基端側斜視図を示したものである。  処置器具の先端側シャフトは図示していない。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、ハウジングが取り外された状態の処置器具ボックスの先端側斜視図を示したものである。
【図１８Ａ】図１８Ａは、当該システムのバリエーションに関するコンポーネントを図式的に描いたブロックダイヤグラムである。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、当該システムによってフィンガーの動きを制御するための例示的なアルゴリズムを図式的に描いたものである。
【図１９】図１９は、第２の実施例に係る斜視図を示したものである。
【図２０】図２０は、第３の実施例に係る斜視図を示したものである。
【図２１】図２１は、第４の実施例に係る斜視図を示したものである。
【図２２】図２２は、第５の実施例に係る斜視図を示したものである。
【図２３】図２３は、第６の実施例に係る斜視図を示したものである。
【図２４】図２４は、第７の実施例に係る斜視図を示したものである。
【図２５】図２５は、第６および第７の実施例の部分と成り得るユーザーインターフェースの斜視図を示したものである。
【図２６】図２６は、第８の実施例に係る斜視図を示したものである。
【発明の概要】
【００１２】
本明細書は、先行技術に係るシステムに対して有効な利点を有する新規なモータ駆動の複数の処置器具による手術システムを開示するものである。
【００１３】
概要
図１を参照すると、第１の実施例に係る手術アクセスシステム２には、ハウジング２１０とハウジング２１０の先端側から伸びる挿入カニューレ２１２からなるフィンガードライブ組立２００が備えられている。  操縦可能な処置器具移送チューブまたはチューブ状のフィンガー２１４は挿入カニューレ２１２の先端側から伸びている。  チューブ状のフィンガー２１４はフレキシブルな手術処置器具１００を受動的に受けるための管腔を備えている。  後で説明するように、フィンガードライブ組立２００内に在るモータ駆動のフィンガードライバーは、フィンガー２１４の先端端部に固定されたケーブルを使用してフィンガー２１４を操縦する。  各チューブ状のフィンガー２１４に関連するのは、対応するモータ駆動のロールドライバーであって、これは処置器具シャフトの先端部分を軸廻りに回転させるように作用する。
【００１４】
第１の実施例では、フィンガードライバーとロールドライバーを駆動するために使用されるモータは、関連するコントローラとエレクトロニクス同様、ベースユニット２１８の中に収納され、そしてフィンガードライブ組立２００とロールドライバー２１６は、モータからの動きがフィンガードライバーとロールドライバーに伝達されるように、当該ベースに取外し可能に取り付けられている。  スプリングラッチ２５５（図１Ａ）は、フィンガードライブ組立２００とロールドライバー２１６がベース上に適切な方向を向いて配置されるときに、フィンガードライブ組立２００およびロールドライバー２１６とベース２１８とを係合させるために配置されている。  ベースユニット２１８の上面に在るアライメント機構２１５（図１Ｃ）は、フィンガードライブ組立２００とロールドライバー２１６の下面にある対応する機構とはまり合うか、接触するようになっている。  このアライメント機構は、組立てられたコンポーネントを整列させるのに有用であり、かつ使用中ベース２１８に取り付けられたコンポーネントが当該ベースの表面から相対的に滑って移動するのを防止するのに役立つ。
【００１５】
ベースユニット２１８は、無菌カーテンやバッグ（図示せず）を使用した無菌フィールドから隔離された再使用可能コンポーネントとすることができ、一方、フィンガードライブ組立２００とロールドライバー２１６は使い捨てコンポーネントあるいは廃棄するまでに何回か使用できる再使用可能コンポーネントとして製造することができる。  再使用可能コンポーネントは、高圧蒸気殺菌あるいはその他の無菌化に対応した設計となっている。
【００１６】
コマンドインターフェース２５０は、各チューブ状のフィンガー２１４に対して備えられている。  コマンドインターフェース２５０には、処置器具ハンドルを支持する処置器具ボックス２５２が含まれている。  コマンドインターフェース２５０は、処置器具ハンドル（例えば、パン、チルト、ロールの動き）及び／又はその他のユーザー入力のユーザーによる操作に対応して信号を発生させるユーザー入力装置である。  コマンドインターフェース２５０によって発生された信号に対応して、フィンガードライバーとロールドライバーがユーザーの入力に従ってフィンガーと処置器具を駆動するために、当該システムのモータがコントロールされる。
【００１７】
図１Ｂを参照すると、当該システム２は、支持アーム２０４をフィンガードライバーとロールドライバー、関連するモータ、およびコマンドユニットを手術台の近くで保持できるように患者のサイドカート２０５、手術台２０６、天井固定具、あるいはその他の固定具から伸びた支持アーム２０４によって支持されており、外科医が処置器具１００の上に手を置き、患者の横に立つことができるようになっている。  当該アームは複数の自由度を持ち、当該システム２を再配置できるようなものであっても良い。  ロボット制御されたアームは当該システム２に使用することはできるが、処置器具のコントロールと操作はアーム２０４の操縦によるよりもむしろ当該システム２を使って達成されるので、当該アームは、従来のロボット手術装置に使用されるものに比べてよりシンプルな設計で、よりサイズの小さいものとすることができる。  図示されたアーム２０４は、複数のジョイント回りにマニュアル操作で配置可能であり、選択された位置においてロックすることも可能である。  複数の自由度のある動きで、ユーザーは当該システム２を、挿入カニューレ２１２とコマンドインターフェース２５０が患者と外科医にとって都合の良い相対位置になるように配置することができる。
【００１８】
前述したカート２０５は、当該システム２で使用することを目的とした、可視化、注気、ステープルで止めること、電気外科をサポートするためのコンポーネント等のその他の装置を運ぶために使用することもできる。  当該アーム２０４は、当該システム２の重量と釣り合うような内部スプリングを有しており、アームがロック解除されている間であっても空間中に安定に留まっていることができるようになっていると共に、当該システムを動かすために必要な力を低減させている。  多くのジョイントの組み合わせにより、図示された実施例に示されるように、４つのバー・リンク機構を可能なようにしており、当該システム２が、重心周りに回転でき、このことによりシステム２の再配置に必要な力を低減させている。
【００１９】
図１８に記載したシステム系統図に関連して議論することになる当該システムの電源、コンピュータ、およびユーザーコントロール（例えば、タッチスクリーンコンピュータ２０１）は、アーム２０４を通りベースユニット２１８へ配線された、これらの機器に関連するケーブルと共にカート２０５上に取り付けることができる。
【００２０】
当該システムがどのようにして使用されるかということについて簡単に述べることは、以下に説明する当該システムの特定の記述の理解を容易にするものになるものである。
使用中、フィンガー２１４と挿入チューブ２１２の一部は、切開部を通じて体腔の中に配置される。  手術の処置器具１００の先端側端部は、マニュアル操作により、コマンドインターフェース２５０の処置器具ボックス２５２と対応するロールドライバー２１６を通り、フィンガードライブ組立２００を経由してチューブ状のフィンガー２１４の中へ、取り出し可能に挿入される。  当該処置器具は、患者の体腔の中において、チューブ状のフィンガー２１４の先端端部の更に先端位置に処置器具の先端部分がくるように配置され、そして処置器具のハンドル１０４がコマンドインターフェース２５０の基端側にくるように配置される。
【００２１】
ユーザーは、ハンドル１０４を直感的に操作し、そしてそれに応じて、当該システムは処置器具の先端端部に対応した動きを生じさせるようになっている。フィンガードライバーに関連するモータには、ユーザーが処置器具のハンドルを左右上下に動かしたときに生じる信号に対応して電圧が付加され、その結果、フィンガー、すなわち処置器具の先端部がユーザーによる処置器具ハンドルの操作に従ってモータ駆動により操縦される。処置器具ハンドルの上下方向および左右方向の運動の組み合わせにより、体腔内にある処置器具の先端部は３６０度まで操縦できるようになっている。  処置器具の長手方向軸廻りに処置器具ハンドルをマニュアル操作により回転させることにより（及び／又は、処置器具ハンドルの近くにある回転ノブまたはカラーをマニュアル操作によりスピンさせることにより）、処置器具のシャフト１０２（図１１に示す）の先端部分は、ロールドライバー２１６によりモータ駆動により回転する。
【００２２】
フィンガードライブ組立
図１Ａ、１Ｃ、および１Ｄを参照すると、フィンガードライブ組立２００の挿入チューブ２１２は、切開部を通って体腔の中へ配置することができる細長いチューブである。  当該システムでは、挿入チューブ２１２を経由して体腔の中へ複数の処置器具が導入できるようになっている。  図示する実施例では、同時に３又は４つの処置器具を使用できるようになっており、２つはチューブ状のフィンガー２１４を使って能動的に操縦できるものであり、１つ又は２つはフィンガードライブ組立２００にある受動的ポートを経由して体内へ入るようになっている。  能動的チャンネル（操縦可能なフィンガー２１４）および受動的ポートについての異なった番号が、本件発明の範囲から離れることなく当該システムにおいて使用される。
例えば、代替的なシステムでは、単一の操縦可能なフィンガー２１４を備えるが受動的ポートを備えず、また図示したシステムは、１又は複数の操縦可能なフィンガー２１４を追加したり、あるいは受動的ポートを追加したり削除したりして改造できる。
【００２３】
展開機構
フィンガードライブ組立は、挿入カニューレ２１２の長手方向軸から横方向への分離距離を大きくしたり小さくしたりするために各フィンガー２１４の先端部分を同時に、あるいは単独で再配置する操作を可能にする展開機構を備えている。この展開機構は、スリム化して挿入するためにフィンガーが一般的に互いに平行になっている状態の挿入位置と、図１Ａに示すように、フィンガーが挿入チューブの長手方向軸から横方向に離れて旋回した状態になっている１又は複数の展開位置との間を、フィンガー２１４を動かすようになっている。
米国特許出願公開番号US2007-0299387、およびUS2011-0230723には、当該システム２に使用することができる展開機構が示されている。
【００２４】
第１の実施例では、この目的のために旋回可能なリンク１２を使った図２Ａに示す展開機構が使用されており、各リンク１２は、フィンガー２１４（図示されている部分のみ）と１又は複数の細長い部材１４の間を旋回可能に連結されており、１又は複数の細長い部材１４は挿入チューブ２１２に対して相対的にスライドできる（そして、図示した実施例では、部分的に中に入り込む）ようになっている。  追加的なリンク１６は、挿入チューブ２１２の先端端部とフィンガー２１４との間に伸びており、フィンガーに対して追加的な支持を行っている。  図面では、これらの追加的なリンク１６は長方形の断面をもち、フィンガー内の処置器具が細胞組織をつかみ持ち上げるために使用されているようなときのように、フィンガーに荷重が付加されたときに長手方向が曲げに対して抵抗する向きになるようになっている。  リンク１６の基端側端部は、図示するように、挿入チューブに連結されたヒンジを形成している。
【００２５】
図２Ｂおよび２Ｃに示すように、細長い部材１４の基端側端部は、部材１４を先端位置と基端位置との間でスライドさせるために、フィンガードライブ組立のハウジング２１０に対して可動な状態でブロック１８に連結されている。  このような方法で部材１４をスライドさせることにより、リンク１２が旋回し、その結果フィンガーを横方向に動かすことができるようになっている。
【００２６】
ラチェット機構２２４（図２Ｂ）は、ブロック１８のハウジング２１０に対する相対的な長手方向位置決めを保持するために使用され、それによってフィンガー２１４は選択された展開位置に維持されるようになっている。  展開するために、あるいはフィンガーの横方向の間隔を変えるために、ユーザーは、フィンガーを第１の位置から第２の位置へ動かすように、ラチェットの係合を外してブロック１８を基端側、あるいは先端側へスライドさせる。  ラチェットを係合し直すことにより、フィンガーを第２の位置に配置できる。  スプリング（図示せず）がラチェットを係合した位置に保持するようにバイアスをかける（所定の方向へ力を作用させる）。  展開およびラチェットに関連するその他の機構は、米国特許出願公開番号US2011-0230723に開示されている。
【００２７】
当該システム２は、挿入チューブ２１２の長手方向軸に対するフィンガーの相対的な位置を示すインジケータとして、展開機構の位置の変化を検知するようにした機構を備えるようにしても良い。
【００２８】
図２Ｂに示すように、プーリー２０は、ハウジング２１０に回転可能に取り付けられている。  フィンガー２１４を展開するためのブロック１８の長手方向の動きがプーリー２０を回転させるようにして、各プーリー２０は、リンクアーム２２によってブロック１８に連結されている。  マグネット２４が各プーリー２０のシャフト上に配置されて示されている図２Ｃに示すように、少なくとも１つのプーリー２０は、プーリーのシャフト上にマグネット２４を備えている。  このマグネット２４は、Ｎ極とＳ極が直径方向を向き反対側に配置されており、好ましくはベース２１８を向いて下向きとなっている。
【００２９】
ベース２１８（図２）の先端部分上のエンコーダチップ２６（図１Ｃ）は、フィンがドライブ組立２００がベース２１８上に組み付けられた時、マグネット２４に整合するように配置されている。  展開機構が使用されているとき、各エンコーダチップ２６は、直ぐ近くのマグネット２４の回転位置を検出し、これはプーリー２０の回転位置を示すものであり、結果的にブロック１８の長手方向位置を示すものである。  この情報によって、当該システムでは、フィンガー２１４の展開状態（すなわち、横方向の位置あるいはＸ軸上の位置）を知ることができるようになっている。  エンコーダチップ２６によって発生した信号は、当該システムによって、ユーザー入力の指示とそれに対応する出力コマンドの間の適切な変換を調整するために使用することもできる。
【００３０】
別の実施例では、各フィンガーが他のフィンガーに対して独立して再配置できるようにするために、各フィンガーは、独立して動くことができスライドする部材１４を使って、独立して展開できるようになっている。
【００３１】
第１の実施例ではマニュアル操作の展開機構が使用されていたが、改良されたシステムでは、展開機構を駆動するための１つ又は複数のモータが使用されている。  かかるシステムにおいては、モータ駆動の展開は、フィンガーの操縦とは独立して実行することができる。  他方、当該システムは、コマンドユニット２５０においてユーザーが行った処置器具ハンドルの位置決めに基づく目標とする位置と向きにフィンガーを動かすための手段として、展開機構とフィンガードライバーの両者をダイナミックにコントロールできる。  展開機構とフィンガードライバーを所定位置に所定時間内にコントロールすることは、以下に説明するその他の検出情報と共にエンコーダチップ２６からの信号を使用して、フィンガーの計算された現在の位置と向きに基づいて行うことができる。
【００３２】
処置器具の経路
図１Ｄを参照すると、フィンガードライブ組立のハウジング２１０は、一般に、Ｕ字状またはＶ字状の形状を有しており、フィンガードライバーのＵ字状またはＶ字状の形状をしたハウジングの各脚は、操縦可能なフィンガー２１４の別のものに関係する。  要求されるものではないが、このような形状とすることにより、後述するように、脚の間に追加的な処置器具のためのワークスペースを作り出すことになる。
【００３３】
処置器具１００のためのポート２２２が、Ｕ字状またはＶ字状の形状をしたハウジングの各脚の基端側端部に配置されている。  ポートの中に処置器具が配置されていない状態の時、及び／又は、ポート内に配置された処置器具のシャフト周りをシールし、注気圧力がポート２２２を通って漏れるのを防止するために、ポート２２２にはハウジング２１０の中に配置されたシールを備えている。  追加的な取外し可能なシールをポート２２２の基端側に配置するようにしても良い。このような形態のシールの一例が図１５に示されている。
【００３４】
各ポート２２２は、ハウジング２１０と挿入チューブ２１２を通り、操縦可能なフィンガー２１４の対応する１つに至る処置器具の経路の入口を形成する。  処置器具の経路には、ポート２２２から伸び、ハウジング２１０と挿入チューブ２１２を通り、挿入チューブ２１２の先端側端部から出てフィンガー２１４を形成する、１つのチューブあるいは一連の複数のチューブを備えられている。  この処置器具の経路は、ポート２２２から先端側へ伸びる基端側チューブ２２１ａと、基端側端部が基端側チューブ２２１ａを覆って配置され、先端側端部がハウジング２１０と挿入チューブ２１２を通って伸びる先端側チューブ２２１ｂを備えている。  基端側チューブ２２１ａと先端側チューブ２２１ｂの中央の管腔は、処置器具の経路を形成するために連続している。  フィンガー２１４を操縦するために使用されるアクチュエーションエレメント又はケーブル２２３は、図示するように先端側チューブ２２１ｂ内の管腔を通って伸びている。
【００３５】
受動的ポート２２０（２つ図示されている）が、ハウジング２１０と挿入チューブ２１２を通って追加的な処置器具を通すことができるようにするために配置されている。  図中には、これらの追加的な受動的ポート２２０はＵ字状またはＶ字状の形状をしたハウジング２１０付け根部分に配置されて示されている。  これらのポートは、操縦可能なフィンガー２１４を通って展開された処置器具と同時に使用されるスコープや、リジッドな処置器具およびその他の処置器具を挿入チューブを通して配置できるようにするためのものである。  ポートの中に処置器具が配置されていない状態の時、そしてまたポート内に配置された処置器具のシャフト周りをシールし、注気圧力がポートを通って漏れるのを防止するために、これらのポート２２０の中にはシール（図示せず）が配置されている。
【００３６】
フィンガー
再び図１を参照すると、各フィンガー２１４は、偏向可能な先端部分２１６を備えていて、その先端部分２１６は、よじれや座屈を生じることなく操縦することができる機能を有するものであり、図示するような複数の脊椎またはリンク、あるいはフレキシブルなチューブ、スロットを設けたまたはレーザーカットされた金属チューブ、あるいはその他の材料により形成されている。  操縦可能なフィンガー２１４として使用することに適した操縦可能なチャンネルの例が、米国公開番号US2011/0251599およびここで参照したその他の出願明細書に示され、説明されている。  脊椎またはスロットの間のギャップに細胞組織が引っ掛かるのを回避するため、偏向可能な先端部分２１６は、フレキシブルなスリーブまたはライナー（図示せず）によってカバーされている。
【００３７】
処置器具のチップがフィンガーの先端側端部から出ておりその先端側端部の上に配置された入れ子状（テレスコピック状）の強化材が、各フィンガー２１４の先端側端部に備えられている。  そして、強化材は長手方向の先端側へ向かって伸びており、フィンガー２１４の端部を超えて伸びた処置器具のチップの部分を囲んでいる。  この特徴点は、フィンガー２１４の先端側端部を超えて伸びる処置器具シャフトのいずれかの部分を支持するのに有用であり、その結果、体腔内において処置器具のシャフトに生じる望ましくない屈曲を避けることができる。
【００３８】
フィンガー２１４は、アクチュエーションエレメント２２３（例えば、ワイヤ、ケーブル、ロッド等）を選択的に引いたり、及び／又は押したりすることにより操縦される。  ここでの説明において、「ケーブル」という用語は、アクチュエーションエレメントのタイプを表すものとして使用されている。  ケーブル２２３は、操縦可能なフィンガー２１４の先端側端部の部分に固定されており、操縦可能なフィンガー２１４を通ってハウジング２１０の中まで基端側へ伸びている。  操縦可能なフィンガー２１４で使用されるケーブルの数は変えることができる。  例えば、各操縦可能なフィンガー２１４は、２または４のケーブルを備えるようにすることができ、ケーブルの先端側部分は、フィンガーの先端側端部において各々１８０度または９０度離れて配置される。  別の実施例では、３本のケーブルが各フィンガーに使用されている。
【００３９】
図示した実施例では、４本のケーブルが使用されている。  ４本のアクチュエーションケーブルを使用することは、４つの別個のケーブル／ワイヤ等が使用されているか、あるいはそれぞれのケーブル／ワイヤ等がフィンガーの先端側端部において固定されＵターンしている２つの別個のケーブル／ワイヤ等が使用されており、４本のケーブルの基端側端部はハウジング２１０の中に配置されていることを意味する。アクチュエーションに使用されていない追加的なケーブルを、フィンガーを通って配置することもでき、後述する方法に類した方法を使用して対応するフィンガーのチップ部分の位置をフィードバックするのに使用される。
【００４０】
フィンガードライバー
このセクションでは、図１Ａに示されているフィンガー２１４の１つのためのフィンガードライバーについて説明する。  右側に示されている操縦可能なフィンガーは、類似の機構を有するフィンガードライバーを使って操作されることを理解すべきである。
【００４１】
各ケーブル２２３の基端側端部は、チューブ２２１ｂの基端側端部を出て伸びており、プーリー２３２ａ又は２３２ｂに係合している。  各プーリー２３２ａ、２３２ｂには、図示するように平歯車が備えられている。  図では、プーリー２３２ａ、２３２ｂの回転軸は互いに平行にはなっていないが、別の実施例では、プーリーは平行な回転軸を持つように方向づけることもできる。
【００４２】
第１のペアであるプーリー２３２ａは、対応する操縦可能なフィンガーの先端側端部において１８０度離れた位置に固定された２つのケーブル２２３に係合している。  別の実施例では、各ケーブルは専用の操縦用モータを備えているが、フィンガードライバー内のコンポーネントは、ベースユニットの中に在る各操縦用モータがかかるケーブルのペアの１つを駆動するように配置されている。  各操縦用モータが２つのケーブルを駆動できるようにするために、各フィンガードライバー２０３は、第１のペアであるプーリー２３２ａ上の歯車２３１ａの間に配置されこれらの歯車の歯に係合して配置された第１の歯車２３０ａと一緒に配置されている。  そして第１の方向へ歯車２３０ａが（後述するように、操縦用モータの動きによって）回転すると、１対のケーブルの一方のケーブルに張力が付加され、１対のケーブルの他方のケーブルの張力が低減され、その結果対応する操縦可能なフィンガーの先端側端部が第１の方向へ偏向するようになっている。
【００４３】
同様に、逆の方向へ歯車２３０ａが回転すると（対応する操縦用モータが逆転することにより）、反対のケーブルに張力が作用し、操縦可能なフィンガー２１４（図示せず）の先端側端部は逆の方向へ偏向するようになっている。  同様に、第２のペアであるプーリー２３２ｂも、第２のペアであるプーリー２３２ｂの歯車の間に配置されこれらの歯車の歯に係合して配置された第２の歯車２３０ｂによって駆動される。  第２の歯車２３０ｂに関係するケーブルもまた、好ましくは、操縦可能なフィンガーの先端側端部において１８０度離れて（そして第１の歯車２３０ａに関係するケーブルからは９０度ずれている）位置され、操縦可能なフィンガー２１４は３６０度偏向できるようになっている。
【００４４】
プーリー２３２ａ、２３２ｂおよび歯車２３０ａ、２３０ｂはシールされたプーリーボックス２１９の中に収納されている。  チューブ２２１ｂの基端側端部とチューブ２２１ａ（図４）の全長に亘ってシールされたプーリーボックス２１９の中に収納されている。  各プーリーボックスは、フィンガードライブ組立２００のハウジング２１０の中に取り付けられており、ハウジング２１０の基端側端部において露出したポート２２２と、挿入中部２１２の中を伸びるチューブ２２１ｂを結ぶ方向に沿って配置されている。  清掃中、歯車やプーリーの周りの空間に湿気や汚染物が入り込むのを防止するためにシーリングするためのシールがポート２２２とチューブ２２１ｂを取り巻いている。
【００４５】
図５Ａ〜５Ｃは、プーリー２３２ａの１実施例を示したものである。  このような各プーリーは、シャフト２２７に回転可能に固定されたスプール２２５を備えている。  歯車２３１ａはシャフト２２７上に配置されており、シャフト２２７に対して相対的に回動できるようになっている。  プーリー２３２ａは、シャフトの周りに配置されたコイルスプリング２２９によって付勢されている。  そしてこのスプリング２２９の一方の端部は歯車２３１ａに取り付けられ、他方の端部はスプール２２５に取り付けられている。  スプールには、１８０度離れて配置された１対のポスト２３５が備えられている。  歯車には、１８０度離れて配置され、環状の空間２４１によって隔離されたストッパー２３７が備えられている。  スプール２２５の当該ポスト２３５は、当該環状の空間２４１の中へ伸びている。
【００４６】
ケーブル２２３は、スプール２２５の周りに巻かれている。  フィンガーが図６Ａに図示するようにまっすぐな方向性を持つ状態にあるときに、各ポスト２３５はストッパー２３７の１つに当接して配置されるように、ケーブルの各ペアには張力が付加されている。  図６Ｂに示すように、フィンガーを左へ曲げるようにプーリーを駆動するためにモータが使用される場合、プーリー２３２ａの歯車２３１ａが時計まわりに左へ回動し、そしてストッパー２３７が対応するスプールのポスト２３５と接触した状態を維持しつつ回動する。  その結果、歯車とスプールは一体化した状態で動くことになる。  スプールの回転により、ケーブル２２３Ｌには張力が付加され、図示するようにフィンガーは左側へ曲げられる。
【００４７】
同時に、プーリー２３２ａの歯車が反時計まわりに右に回動してケーブル伝達機構の対応した部材によってケーブル２２３Ｒは緩められる。  歯車が回動するとき、歯車のストッパー２３７は対応する歯車のポスト２３５から離れるように回転する。  歯車２３１ａとスプール２２５はスプリング２２９によって連結されている（図５Ｃ）ので、スプリング力は、最終的に反時計まわりにスプールを回転させるように作用する。  したがって、ケーブル２２３Ｒの余分な緩みを巻き取るようになっている。
【００４８】
プーリーに関係するセンサーからの出力は、フィンガーのチップの位置、伸長によるケーブルまたはフィンガーのチップに作用する力を計算するために、そしてモータのエンコーダによって検出された出力に相対するフィンガーのチップの位置の冗長な検出結果を提供するために使用される。  センサーの使用方法に関する以下の議論は、図６Ｂに示すように、フィンガーが左へ引っ張られた状態に焦点を当てたものであるが、このような議論は、フィンガーが操縦されたいずれの方向においても同じ原理が適用されることを理解しておく必要がある。
【００４９】
一般に、当該システムは、対応するフィンガーのチップの位置に対応した位置のフィードバックを提供するために、各ケーブルのペア（ケーブルのペアとは、歯車２３０ａ、２３０ｂの内の共通する１つの歯車によって張力が付加された１対のケーブルをいう）において受動的なケーブルを利用している。  図４Ｂと５Ａを参照すると、各プーリー２３２ａ、２３２ｂは、Ｎ極とＳ極が直径方向を向き先端側に面したディスク状のマグネット２４３を有している。  ベースユニット２１８のエンコーダチップ２４５（後で議論する図８参照）は、かかる各マグネットの回転位置を検出するために配置されている。図６Ｂに示すような左側に曲げられた状態のように、フィンガーが曲げられた位置に操縦されたとき、荷重による弾性伸びを受けて曲げを生じさせるために、ケーブル２２３Ｌに張力が付加され、そしてまたそれによりケーブルがその中を通って伸びるチューブ状の通路２２１のシャフトを変形させる。
【００５０】
従って、曲げを生じさせるためにケーブル２２３Ｌが引き込まれた距離は、ケーブル２２３Ｒが当該曲げに応じて前進した距離とは直接には対応していない。  受動的なケーブル２２３Ｒは、能動的なケーブルが経験する荷重ほど高い荷重環境下には置かれていないので、受動的なケーブル２２３Ｒが前進した距離（エンコーダチップによって検出されたマグネット２４３の回転角によって示されたもの）は、フィンガーが曲げられた大きさを反映しており、当該システムにおいては３次元的な空間の中におけるフィンガーの位置のより正確な測定結果を導き出すために使用することができる。  このようなシステムは、単一の位置検出に充てるケーブル、プーリー、センサーの配列に関する要求を低減させるので、有用なものである。
【００５１】
更に、能動的なケーブル２２３Ｌが引き込まれた量と、受動的なケーブル２２３Ｒが前進した量の間の差は、処置器具のチップ位置において能動的なケーブル２２３Ｌによって作用された力の大きさを表している。  処置器具のチップ位置における力に応じたフィードバックもまた、操縦用モータの計測電流からくるものであるが、処置器具のチップ位置における力は、力のより直接的な計測値を提供するものである。
【００５２】
モータのエンコーダからのフィードバックは、ケーブル２２３Ｌに関係するマグネットから得られた位置情報と比較することができ、そして当該システムにエラーが生じていないかどうかを検出するために使用することができる。  例えば、モータで計測した位置が、マグネット２４３の位置から導き出された位置から顕著に異なっていれば、当該システムはユーザーに対して、能動的なケーブル２２３Ｌが壊れている可能性があるという警告を発し、システム２を無効にする。
【００５３】
もし、能動的なケーブルに関係するプーリーが正常な動きの範囲から逸脱して極端に緩んだ位置にまで回転したと判断された場合（例えば、歯車によって駆動するために、プーリーが接触して配置されるべきストッパーとは反対側のストッパー２３７に接触して配置されている）、当該システムにおける潜在的なエラーである可能性のあるエラーとして示されるようになっている。  フィードバックが１対のプーリーの両方のプーリーが緩んだ状態にあることを示した場合、又は一方のケーブルに張力が付加されたときに両方のプーリーがストッパーに接触した位置に回転したことを示した場合、ケーブルが壊れたことを示すようになっている。  システムがエラーの状態を検出した場合、当該システムはモータとの係合を解除し、コンピュータインターフェース２０１を経由してユーザーにエラーメッセージが伝えられる。
【００５４】
動作伝達―ベースユニットからフィンガードライバーへ
フィンガードライバー２０３は、フィンガードライブ組立のエレメントとベースユニット２１８のエレメントの間にある回転カップリングを介して、ベースユニット２１８にある操縦用モータ２３６ａ、ｂからの動作を受ける。  フィンガードライブ組立２００では、従動シャフト２２６ａ、２２６ｂ（図７Ａ）のような部材がハウジング２１０の底面側に露出している。  従動シャフト２２６ａ、２２６ｂの各々は、ハウジング２１０の中で歯車２３０ａ、２３０ｂ（図４Ａ、４Ｂ）の１つに回転可能に固定されると共に軸方向に整列しており、従動シャフト２２６ａ、２２６ｂの各々の回転により対応する歯車２３０ａ、２３０ｂが回転し、その結果、前述したように操縦可能なフィンガー２１４が操縦されるようになっている。  従動シャフト２２６ａ、２２６ｂはハウジング２１０の底面より突起していても良いし、窪んだ状態であっても良い。
【００５５】
図７Ｂに示すように、駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂのような第２の部材は、ベースユニット２１８の上面において露出しており、これらはベースユニット２１８の上面より突起していても良いし、窪んだ状態であっても良い。  駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂの各々は、ハウジング２１０（図７Ａ）の底面において、対応する従動シャフト２２６ａ、２２６ｂの１つと係合解除可能に係合している。  従動シャフト２２６ａ、２２６ｂ（図７Ａ）と駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂ（図７Ｂ）は、駆動シャフトの各々から対応する従動シャフトへトルクを伝達することができるように、はめ合い係合、またはその他の形式の係合となるように設計されている。  図示する配置では、従動シャフト２２６ａ、２２６ｂは、メスのコンポーネントとしての駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂにはまり合うオスのコンポーネントとなっている。  図示するオスのコンポーネントには、球面のある六角形キーが備えられ、メスのコンポーネントには、六角頭を受け入れることのできる六角形のソケットが備えられている。  本実施例では、第１の部材である従動シャフト２２６ａ、２２６ｂの各回転軸は、対応する駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂの回転軸と傾斜して交差している。  しかし、その他の実施例では、第１の部材である従動シャフト２２６ａ、２２６ｂの各回転軸は対応する駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂと共通の回転軸を共有するようにしても良い。
【００５６】
従動シャフト２２６ａ、２２６ｂと駆動シャフト２２８、２２８ｂは、六角形のはめ合い部品となっているが、駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂから従動シャフト２２６ａ、２２６ｂへのトルク伝達が同様に実行できるものであれば別のはめ合い形式のものであっても、代替的に使用することができる。
【００５７】
駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂと従動シャフト２２６ａ、２２６ｂとの間の係合を容易にするために、従動シャフト２２６ａ、２２６ｂと最初に接触する際に、駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂはベースユニット２１８の中へ下方に向かって変位できるようになっている。  駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂと従動シャフト２２６ａ、２２６ｂの係合のはめ合い機構に対して一度上方へバネ力を作用させるために、スプリングによって駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂには外側の位置に向けて付勢されている。  各シャフトが最も伸びた位置にいる時を検知するために、センサーはベースユニット２１８の中に配置するようにしても良く、これにより駆動シャフト２２８ａのいずれかが、対応する従動シャフト２２６ａに適切に係合しているかどうかについて当該システムが知ることができるようになっている。  この検知された情報は、全てのシャフトが適切に係合するまで当該システムをロックアウトするために使用するようにしても良い。  また、駆動シャフト２２８ａの六角頭を、対応する従動シャフト２２６ａの六角形のソケットに係合する方向へ動かすようにするために、この検知された情報を、上方へ付勢されていない駆動シャフト２２８ａに関連する操縦用のモータをわずかに回転させるために使用することもできる。
【００５８】
後述する事項から明らかなように、従動シャフトと駆動シャフトが係合することにより、当該システムの操縦用のモータからの動作が、フィンガーを操縦するためのケーブルを操作するプーリーへ伝達されるようになる。
【００５９】
ベースユニット
ベースユニット２１８は、操縦用のモータ２３６ａ、ｂおよびロール用のモータ２３８を収納している。  図示されたシステムでは、ハウジング２１０のＵ字状またはＶ字状の形状と同様なＵ字状またはＶ字状の形状を有している。  左側のフィンガー２１４を操縦するのに関係し、左側のフィンガー２１４を通って伸びる処置器具を軸廻りに回転させるのに関係するモータがベースユニット２１８の左側（例えば、Ｕ字状またはＶ字状の形状をしたハウジングの左側の脚）の中に在り、右側のフィンガーを操縦するのに関係し、右側のフィンガーの処置器具を軸廻りに回転させるのに関係するモータがベースユニット２１８の右側の中に在るというように、ベースユニット２１８は整理されている。  当該システムの右側および左側の各々のコンピュータコントローラ、モータドライバー、および関連するエレクトロニクスもまたベースユニット２１８の中に収納されている。  他の実施例では、１つのリアルタイムプロセッサーが両方のフィンガーに関係するようになっているが、この実施例では、２つのコンピュータコントローラ／リアルタイムプロセッサーがフィンガーの１つに関連するようになって、ベースユニット２１０の中に備えられている。  これらのコンピュータとユーザーインターフェース用コンピュータ（例えば、図１Ａのタッチスクリーンコンピュータ）の間の通信では、ルーター又はその他の手段を介してイーサネットTCP/IP接続を利用することができる。  別の実施例では、タッチスクリーンプロセッサーとリアルタイムプロセッサーを１台のコンピュータの中に収納し、ルーターの必要性を排除している。
【００６０】
図８Ａには、ベースユニットのハウジング（図示せず）内でのモータ２３６ａ、ｂ、２３８および関連する歯車組立の配置を示してある。  ベースユニット２１８内に収納された操縦用のモータ２３６ａ、ｂは、対応する歯車組立２４０ａ、ｂの歯車を駆動する。
【００６１】
歯車組立２４０ａ、２４０ｂの各々にある歯車は、露出した駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂの１つに回転可能に固定されており、モータ２３６ａ、ｂが起動すると駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂの各々が軸廻りに回転するようになっている。  ２つのこのような操縦用のモータ２３６ａ、ｂは各フィンガー毎に対応する歯車組立２４０ａ、２４０ｂと共に図示されている。  モータ２３６ａは、駆動シャフト２２８ａの軸廻り回転を生み出すために歯車組立２４０ａを駆動するように配置されている。  モータ２３６ｂは、駆動シャフト２２８ｂの軸廻り回転を生み出すために歯車組立２４０ｂを駆動する。
【００６２】
図８Ａを参照すると、ベースユニット内に収納されたロール用のモータ２３８の出力は、歯車組立２４２を介してロール駆動シャフト２４４の如きロール部材へ連結され、ロール用のモータ１２８が作動すると、ロール部材２４４が軸廻りに回転するようになっている。  ロール駆動シャフト２４４は、駆動シャフト２２８ａ、２２８ｂと同様な形態を有していても良い。
【００６３】
ロールドライバー
ロールドライバー２１６（図１Ａ、１Ｂ及び９）は、ハウジング２１７を備えている。  図１０に示すように、ロールドライブチューブ２４８は、ロールドライバーのハウジング２１７（図１０には図示せず）の中で、軸廻りに回転可能に配置されている。  ロールドライブチューブ２４８は、処置器具１００（図１Ａ）シャフト部分を受け入れるための管腔を備えている。  ロールドライブチューブ２４８の外側は、ウォームギアを形成し、このウォームギアは、隣接して配置されたウォームギア２４９を備えたロール用の歯車組立に係合している。  ロール用の歯車組立には、ハウジング２１７（図示せず）の下面に露出した従動ロールシャフト２３４の如き部材を備えている。  従動ロールシャフト２３４は、ロールドライバーのハウジング２１７に相対的に軸廻りに回転可能に配置されている。
【００６４】
ロールドライバー２１６は、従動ロールシャフト２３４がベースユニット２１８の駆動ロールシャフト２４４（図７Ｂ）に回転係合するようにして、ベースユニット２１８上に配置可能である。  この回転係合は駆動ロールシャフト２４４から従動ロールシャフト２３４へトルクを伝達できるようにするものであり、その結果、ロール用のモータ２３８が起動するとロールドライブチューブ２４８（そして処置器具のシャフト）が回転するようになっている。  従動ロールシャフトと駆動ロールシャフト２３４、２４４は、操縦用に使用される従動シャフトと駆動シャフト２２６ａ、ｂおよび２２８ａ、ｂにおいて説明したものと同様なはめ合い部品とすることができる。
【００６５】
ロールドライブチューブ２４８は、手術用の処置器具シャフトに設けた対応する機構に回転係合するように設計された機構を有している。  この係合は、処置器具シャフトの先端部分の軸廻りの回転が生じるようにするために、ロールドライブチューブ２４８に軸廻りの回転を与えるものである。  好ましい機構は、処置器具シャフトとロールドライブチューブ２４８の間の回転係合を生み出すものではあるが、滑りがなくまたは長手方向に係合するものではないものである。言い換えれば、当該機構は、ロールドライブチューブ２４８の軸廻りの回転が処置器具シャフトを軸廻りに回転させるようになってはいるが、処置器具チップのＺ軸方向の動きに関して、処置器具がロールドライブチューブ２４８を通って前進したり後退したりできるような機構である。  処置器具シャフトとロールドライブチューブ２４８の間の回転係合は、処置器具チップのＺ軸方向の動きの有用な範囲（例えば、処置器具チップがフィンガーの先端端部にある第１の位置から、処置器具チップがフィンガーの先端端部から所定の距離だけ先端側に離れた第２の位置の間）に亘って維持されることが望ましい。
【００６６】
処置器具１００とロールドライブチューブ２４８の間の係合機構には、処置器具１００（図１１）のシャフト１０２の駆動セグメント２６０上には第１の表面エレメントが備えられ、ロールドライブチューブ２４８（図１０）の内側表面には、対応する第２の表面エレメントが備えられている。  表面エレメント２５６、２５８の例が図１２Ａ−１４に示されている。  図１２Ａおよび１２Ｂを参照すると、処置器具のシャフト１０２の駆動セグメント２６０には、処置器具のシャフト１０２から半径方向に突起し当該シャフトに沿って長手方向へ伸びたスプライン又はリブの形態をした第１の表面エレメント２５６が備えられている。  ロールドライブチューブ２４８の管腔には、長手方向に伸びたリブの形態（又は図１２Ｂに示す形態）をした第２の表面エレメント２５８が備えられている。  表面エレメント２５６、２５８は、ロールドライブチューブ２４８が回転したときに、ロールドライブチューブの管腔の内側に配置された第２の表面エレメント２５８が処置器具のシャフト上にある表面エレメントと接触すると共に、処置器具のシャフト上にある表面エレメントを飛び越えて進むことができないように配置されている。  ロールシャフトが処置器具のシャフトを回転するときに、スプライン２５６と隣接するリブ２５８の間の遊びを最小化する一方、スプライン／リブを対応するリブの間に挿入し易くするために、スプライン２５６の先端側端部には、スプラインが基端側よりも先端側端部の方が狭くなるように（周方向において）、テーパーが設けられている。  スプライン２５６の長手方向の長さは、必要なＺ軸方向の動きの範囲に亘って、ロールシャフトと処置器具のシャフトの回転係合が維持されるように選択されている。
【００６７】
処置器具のシャフトの駆動セグメント２６０は、図１１に示すように駆動セグメント２６０の基端側および先端側に隣接する部分よりも大きな直径を有するようにしても良い。  駆動セグメント２６０をロールドライブチューブ２４８の中へ挿入し易くするために、駆動セグメント２６０には、面取りを施した先端側エッジが設けられている。
【００６８】
図１３Ａ−１３Ｃに示す別の実施例では、図示するように、駆動セグメント２６０は六角形の断面を持ち、ロールドライブチューブ２４８はＶ字形状の断面を有する長手方向に伸びた溝を持っている。  六角形断面の角部領域によって形成された駆動セグメント２６０のエッジ２５６ａは、溝２５８ａの中に嵌りこみ、処置器具が管腔を通って長手方向にスライドすることはできるが、処置器具が管腔の中で回転することはできないようになっている。
【００６９】
図１４に示す別の実施例では、駆動セグメント２６０は、長手方向に伸びた溝２５６ｂを備えている。  ロールドライブチューブ２４８の管腔壁から半径方向内側向きに１又は複数のピン２５８ｂが伸び、このピンが溝２５６ｂの１つと係合している。
【００７０】
処置器具のハンドル１０４を軸廻りに回転させることなく、ロールドライブチューブ２４８が駆動セグメント２６０と駆動セグメント２６０の先端側にある処置器具シャフト１０２の全ての部分（エンドエフェクタを含む）を回転させように、処置器具１００は構成されているということに注目すべきである。  従って、処置器具のハンドルとシャフトは、ロールドライブチューブ２４８が作動したときに、処置器具のシャフトが処置器具のハンドルに対して相対的に自由に回転するような方法で一体化されている。  例えば、処置器具１００には、駆動セグメント２６０の中、又は駆動セグメント２６０の基端側にロールジョイントを備えるようにしても良い。
【００７１】
管状の連結器
ロールドライバーのハウジング２１７の基端側面および先端側面に設けられた開口部２６４及び２６６（図１Ｃ）には、ロールドライブチューブ２４８の管腔を通して処置器具のシャフトが通ることができるようになっている。  第１の実施例のように、もし、フィンガードライブ組立とロールドライバーが分離したコンポーネントであったとしたら、これらのコンポーネントの間のギャップには、連続的な処置器具の経路を提供するために、ロールドライバーのハウジング２１７の先端側開口部２６６とハウジング２１０の基端側ポート２２２の間に取り付けられた管状の連結器２６８によって、橋渡しがなされている。  管状の連結器２６８は、取外し可能にロールドライバーのハウジング２１７とハウジング２１０に連結するか、あるいは、ロールドライバーのハウジング２１７及びハウジング２１０の両者、又はいずれかとより永久的な方法で連結するようにしても良い。  処置器具シャフトをロールドライバーの中へ案内するために、処置器具ボックス２５２とロールドライバーの開口部の間には、同様な管状の連結器を設けるようにしても良い。
【００７２】
図１５を参照すると、管状の連結器２６８には、フラッシング用ポートとして使用するため、あるいはフィンガードライブ組立２００を通り体腔の中へ注気ガスを導入するためのルアーポート２７４を備えるようにしても良い。  処置器具が無い状態の時に、管状の連結器２６８の基端側端部から注記ガスの圧力損失が生じるのを防止するために、クロススリットバルブのようなバルブ２７０が管状の連結器２６８の中に配置されている。  管状の連結器２６８を貫通する処置器具のシャフトに対するシーリングを行うために、第２のシール２７２が配置されている。  従って、管状の連結器２６８を通って配置された処置器具のシャフト周りからの圧力損失を最小化することができる。  別の実施例では、これらルアーポート２７４、バルブ２７０、シール２７２は、ハウジング２１０の中に配置されるようにしても良い。  処置器具の有り無しにかかわらずシールするために、単一のシールあるいは別のシール形態のものを使用するようにしても良い。
【００７３】
コマンドインターフェース
再び図１Ａを参照すると、ベースユニットは、（後で説明するその他の信号と同様）、ユーザーによってマニュアル操作によりハンドル１０４が動かされたときの手術用処置器具１００の基端側部分の位置、及び／又は基端側部分の位置の変化に対応する信号を発生させるために備えられたコマンドインターフェース２５０を有している。  コマンドインターフェースにおいて発生された信号に対応して、当該システムはコントロール信号を発生させる。  かかるコントロール信号は、処置器具ハンドルのユーザーによる操作に従って、フィンガーの操縦と処置器具のシャフトを回転するためのモータ２３６ａ、ｂ、２３８を駆動するために使用される。  ユーザーによる処置器具ハンドルのマニュアルによる動きにより、モータ駆動により処置器具の先端側端部が操縦され、かつモータ駆動により処置器具のシャフトが軸廻りに回転される。
【００７４】
この実施例では、フィンガーの操縦と処置器具を回転するコマンドインターフェースの信号のトリガーとなるのは処置器具のハンドル１０４（図１）である。  別の実施例では、処置器具のシャフトの基端側部分、あるいは処置器具の別のコンポーネントを使用することもできる。  更に別の実施例では、ユーザーによる処置器具のハンドルの自身の動きに対応するユーザー入力装置よりむしろ処置器具の必要な位置を入力する信号を発生させるための独立した別のユーザー入力装置が使用される。
【００７５】
代わって図１６を参照すると、コマンドインターフェース２５０は、ベース２１８（図示せず）に固定され、軸Ａ１（一般に、ベースの表面に垂直な軸）周りに回転可能な第１の部分又はブラケット２７６ａを備えている。  第２の部分又はブラケット２７６ｂは、第１のブラケット２７６ａに取り付けられ、軸Ａ２（一般に、ベースの表面に平行であり、軸Ａ１に垂直である）周りに回転可能となっている。
【００７６】
処置器具ボックス２５２は、図１に示すように、第２のブラケット２７６ｂ上に配置されている。  再び図１Ａを参照すると、処置器具ボックス２５２は、第２のブラケット２７６ｂに取外し可能に取り付けられたハウジング２５３ａを備えており、手術後に廃棄または殺菌、再使用するために処置器具ボックス２５２を取り外すことができるようになっている。  図示するように、手術用の処置器具１００のための通路２７５がハウジング２５３ａを貫通して伸びている。  図１６に示すように、第１の実施例では、ハウジング２５３ａに設けた開口部２５３ｂが、第２のブラケット２７６ｂの基端側部分上をスライド可能に配置されている。  処置器具ボックス２５２と第２のブラケット２７６ｂの間のスプリングラッチ２５５（図１Ａ）は当該２つのコンポーネントを係合させ、処置器具ボックス２５２が適切な位置まで前進するようになっている。
【００７７】
処置器具ボックス２５２は、手術用処置器具１００を受け入れ、かつ処置器具のＺ軸上での位置決めを行う間、処置器具のシャフトを処置器具ボックス２５２に対して相対的にスライドさせることができるように構成されている。  処置器具ボックス２５２（従って、処置器具１００）に対する第１および第２のブラケット２７６ａ、２７６ｂの配置は、ユーザーが処置器具のハンドルを動かしたときに、コマンドインターフェース２５０を軸Ａ１、Ａ２周りに回動可能にしている。  処置器具のハンドルの上下方向の動きによって、軸Ａ２周りに第２のブラケット２７６ｂのピッチ方向の動きを生じさせ、処置器具のハンドルの左右方向の動きによって、軸Ａ１周りに第１のブラケット２７６ａのヨー方向の動きを生じさせ、処置器具のハンドルの上下方向と左右方向の動きの組み合わせによって、ピッチとヨー方向の組み合わせて動きが生じるようになっている。
【００７８】
コマンドインターフェース２５０の中に在るエンコーダは、軸Ａ１、Ａ２周りの動きに応じて信号を発生する。  特に、第１のエンコーダは、第１のブラケット２７６ａ（軸Ａ１周り）のヨー方向の動きに応じて信号を発生するように配置されている。  第２のエンコーダは、第２のブラケット２７６ｂ（軸Ａ２周り）のピッチ方向の動きに応じて信号を発生するように配置されている。  エンコーダとしては、角度の動きの大きさの増分と角速度に応じて信号を発生する光学的または磁気的なインクリメンタルタイプのロータリーエンコーダがこの目的に合った適切なものである。  このようなエンコーダによって発生された信号は、ベースユニット２１８内に収納された電子機器によって受信され、操縦用のモータ２３６ａ、ｂ（図７Ｂ）を制御し、駆動するために使用される。
【００７９】
処置器具ボックス２５２は、ユーザーの動作に応じて、当該システムによって数種類のタイプのユーザー入力信号を発生させるコンポーネントを収納している。  このような信号には、(a)ユーザーが処置器具のハンドルまたは関連するロールノブを軸廻りに回転させた量を表す信号、(b)処置器具ボックスにおいて処置器具１００が当該システムと係合状態にある適切な位置にあることを示す信号、(c)ユーザーが起動されたモータから、コマンドインターフェース２５０の操作を選択的に係合状態または非係合状態にするためのユーザーが操作可能な係合／非係合ボタンからの信号、および(d)処置器具１００のＺ軸における位置を表示するために、処置器具のＺ軸上の動きに応じて発生される信号、が含まれる。
【００８０】
図１７Ａを参照すると、処置器具ボックス２５２は、基端側端部にノブ２５４を備えた細長いチューブ２７８を有している。  滑らかな内側チューブ２７９は、細長いチューブ２７８を通って伸び、そしてノブ２５４によって外周を取り囲まれた基端側ブロック２８２を有している。  ブロック２８２は、基端側を向いた金属エレメント２８４の如き１または複数の露出した金属エレメントを支持している。  磁気センサー２８６がブロック２８２内に配置されている。  処置器具のシャフトがチューブ２７８を通ることができるように処置器具１００のシャフトを受けるために、ブロック２８２に開口部が配置されている。  スプリングローデッドピン２８１がブロック２８２の開口部の中へ伸びている。
【００８１】
図１７Ａには、ある機構を見えるようにするために、処置器具１００のハンドルがノブ２５４に向かって部分的にだけ前進した状態が示されている。  カラー１０６が処置器具のシャフトの基端側部分に配置されている。  カラー１０６の先端側は図１１Ｂにより良く見えるように描かれている。  そこには、ノッチ１０９を有する先端部分が含まれている。  カラー１０６の中に在るマグネット１１０は先端側を向いている。  これらの機構は、ユーザーがピン２８１を向いたノッチ１０９によって、ブロック２８２にある開口部を通って処置器具１００を前進させるときに、処置器具のハンドルをブロック２８２に回転方向に係合させるために、ノッチ１０９がピン２８１を捕捉するように配置されている。  マグネット１１０は、マグネット１１０と金属エレメント２８４が近接したときに、金属エレメント２８４に磁力により接合する。  従って、処置器具はブロック２８２に対する位置が維持されるようになっている。
【００８２】
マグネット１１０が金属エレメント２８４の位置にある時に、処置器具が存在することを表す信号を発生するように、ホールセンサーのようなセンサー２８６が配置されている。  この信号は、処置器具がコマンドインターフェース２５０において適切に配置されていることを当該システムに通知する。  その結果として、ユーザーが操作の準備ができていれば、当該システムは、操縦可能なフィンガーと処置器具の回転位置をコントロールする準備が整うことになる。
【００８３】
従って、当該システムは、ユーザーがここで述べる機構を無効にしない限り、センサー２８６からの処置器具が存在することを示す信号が無い時には、所与のフィンガーを操縦するために使用されるモータが起動されないように構成されている。  このような機構は、処置器具がフィンガーを通って配置されていない時に、フィンガーの不注意による動きを防止するものである。
【００８４】
ユーザーの起動スイッチは、ユーザーが当該システムを “起動状態”にすることを望んでいるか否かを示す信号を発生させるために配置されている。  このスイッチは、アクセスし易くするために、処置器具ボックス２５２、処置器具、あるいは当該システム２のどこか他の場所のように、ユーザーの手元近くに配置するようにしても良い。  あるいはこれに換えて、このスイッチをフットペダルにしたり、あるいは音声起動回路とすることもできる。
【００８５】
第１の実施例では、このスイッチは、ノブ２５４に隣接して配置され、そしてボタン組立（図示せず）によって支持されたボタン２８８を使って起動されるようになっている。  マグネット（図示せず）は、ボタン組立によって運ばれるようになっている。  起動用のボタン２８８が押されると、ボタン組立はマグネットをホールセンサーと一列に並ぶように動かしたり、あるいはホールセンサーと一列に並ばないように動かしたりして、ホールセンサーは、ボタンが押されたという信号を発生させるようになっている。  ボタン２８８上の押圧力が除去されると、スプリング（図示せず）がボタンを基の位置に戻すようになっている。  当該システムが起動状態に入った時と起動状態から外れたとき、ユーザーへはそのフィードバックが提供されるようになっている。  例えば、当該システムのその部分が起動状態にあるときには、処置器具ボックス上に在るLED２４５を点灯させたり、あるいは色を変えたりし、当該システムのその部分が不起動状態にあるときには、LED２４５を消灯させることができる。  当該システムが起動状態と不起動状態の間を動いた場合に、聴覚上の信号音を追加的に鳴らせることもできる。  LEDに電圧を供給するために、処置器具ボックスとブラケット２７６ｂを電気コネクタ９９（図１７Ｂ）で接続している。
【００８６】
起動用のボタンが押されたとき、当該システムの該当する側の処置器具に関して、当該システムは“不起動状態”から“起動状態”に移動する。  起動状態にあるとき（上述したように、処置器具が存在することが検出されたと仮定する）、コマンドインターフェース２５０において検出した動きに呼応して、当該システムはモータを起動する。  同じ起動用のボタン２８８を再び押すと、当該システムの該当する側の処置器具に関して、当該システムを不起動状態に移動させるために使用される別の信号が発せられる。  当該システムが“不起動状態”にあるとき、操縦用モータおよびロール用モータは起動せず、フィンガー２１４の方向とロールドライブチューブ２４８は固定されたままに留まっている。
【００８７】
従って、処置器具の存在を検知するセンサー２８６とユーザーが起動する起動用のボタン２８８は、コマンドインターフェース２５０において動きが検出されたとしても、操縦用、およびロール用のモータ２３６ａ、ｂ、２３８が起動されるのを防止するように設計されており、安全性および利便性に係る機構として有用である。  コマンドインターフェース２５０が位置を変え、あるいは不注意にぶつけられた時に、体腔の中で不注意なフィンガーの動きを生じさせること無く、ユーザーが自らの手を処置器具のハンドルから外そうとする際のように、この機構は様々な状況において利点をもたらすものである。  更に、ユーザーが人間工学的に望ましい位置へコマンドインターフェースを再配置する間、あるいはユーザーが当該フィンガーを通って伸びる処置器具を別の処置器具に交換し、体腔内の同じ位置に運び込む間、ユーザーが体腔内においてフィンガー２１４の方向を維持するために、当該システムを不起動の状態にすることを希望することもできる。
【００８８】
もし、ユーザーが処置器具のハンドル１０４に関連したボタン２８８の位置を変えることを選択した場合、ユーザーは回転ノブ２５４に関連した処置器具のカラー１０６を回転することによりそのようにすることができる。
【００８９】
ブロック２８２、ノブ２５４あるいは隣接する構造物の間に伸びるコード（図示せず）を、処置器具の存在を検知するセンサー２８６とユーザーが起動するボタン２８８に関連するセンサーからベース又はコマンドインターフェース２５０まで信号を送信するために使用するようにしても良い。
【００９０】
ロール入力
処置器具ボックス２５２はユーザーに対して、処置器具のシャフトをモータ駆動により起動するための２つの方法を提供する。  第１の方法は、ノブ２５４を回転させるものであり、第２の方法は、処置器具のハンドル１０４を回転させるものである。  第１の実施例では、回転ノブ２５４は処置器具のハンドル１０４の近くに配置されており、ユーザーが標準ハンドの処置器具上にある回転ノブの位置に類似した位置のノブを見つけることができるようになっている。
【００９１】
支持部材２９０、２９２は処置器具ボックス２５２の中の固定した位置に取り付けられている。  第１の歯車２９４は、チューブ２７８の外側表面に回転可能に係合しており、第２の歯車２９６は第１の歯車に隣接すると共に、第１の歯車と係合している。  ノブ２５４、チューブ２７８および歯車２９４は、処置器具ボックス２５２に対して相対的に軸廻りに回転可能となっている。  そしてこれらの回転によって、第２の歯車２９６に、これに対応した回転が生ずるようになっている。  第２の歯車の回転は、マグネットの回転位置がコマンドインターフェース２５０の中に在るエンコーダによって検知されるように配置されたマグネットの回転を生じさせるようになっている。  マグネットとエンコーダの間には、殺菌したカーテンを置くようにしても良い。  図１７Ｂを参照すると、マグネットは、ポスト２９８上に支持されたディスク状のマグネット３００である。ポスト２９８は第２の歯車２９６から先端側に突起しており、歯車が回転すると回転するようになっている。  マグネット３００は、Ｎ極とＳ極が直径方向を向いて、先端側を向いた面を有している。
【００９２】
処置器具ボックス２５２がブラケット２７６ｂ上に取り付けられる時、ポスト２９８は、ブラケット２７６ｂにある対応する開口部３０２（図１６）の中へ伸びている。  エンコーダチップ３０４は、ポスト２９８上のマグネット３００の回転位置（ノブ２５４の回転位置を示すものである）を検出するために開口部３０２の中に配置されている。  エンコーダチップ３０４によって発生させられた信号は、ノブ２５４の回転に応答するロール用のモータのための駆動信号を発生させるために使用される。  ロール入力は、同様に、処置器具のハンドルの回転を通じて発生される。  処置器具のカラー１０６は、（ブロック２８２を介して）チューブ２７８に回転方向に連結されているので、処置器具のハンドルの回転によりチューブ２７８が回転し、その結果、前述したように、エンコータチップ２０４において信号が発生される。
【００９３】
別の実施例では、処置器具のハンドル上にある回転可能なノブが、同様な方法により、ロール入力の信号を発生させるために回転できるものとしても良い。
【００９４】
処置器具のシャフトの先端部分１０２と処置器具のシャフトの基端部分１０８の間にある処置器具のロールジョイント２６０（駆動セグメント２６０：図１１Ａ）には摩擦が存在するので、先端部分１０２の回転により、ロールエンコーダチップ２０４によってロール入力を発生させることができる基端部分１０８がわずかに回転することになる。  図１７Ａを参照すると、処置器具ボックスは、処置器具ボックス２５２のハウジング（あるいは処置器具ボックス２５２の中に在る別の固定支持構造物）と歯車２９６又はポスト２９８の間に配置されたエレメントを使用して、歯車２９６回転の動きに対して摩擦を作用させるように設計されている。  摩擦プレート２４７は、歯車２９６又はポスト２９８の基端側端面に接触した第１の面と、処置器具ボックス２５２（図１７Ａには図示せず）の内側に接触する第２の面を有する。  摩擦プレート２４７は、歯車２９６の回転に対して摩擦抵抗を与えるものである。  摩擦の大きさは、処置器具のロールジョイント２６０における、処置器具のシャフトの先端部分１０２と処置器具のシャフトの基端部分１０８の間の摩擦よりも大きくなるように選択される。  ロールジョイント２６０における摩擦から生じる処置器具のシャフトの基端部分１０８の回転が、ロールエンコーダチップ２０４への入力になることを防止し、従って、フォワードフィードバックを防止することになる。
【００９５】
Ｚ軸の動き
体腔内において処置器具チップを動かすための処置器具のＺ軸方向の動きは、処置器具のハンドル１０４を押す／引くことにより、マニュアル操作によって実行される。  処置器具ボックス２５２に対する処置器具のハンドルのＺ軸における相対的な位置に係らず、処置器具のロール入力を生じさせるために、ノブ２５４と処置器具のハンドル１０４が使用できるように、処置器具ボックス２５２が構成されている。  処置器具のカラー１０６がブロック２８２と連結されている時、処置器具のＺ軸方向の動き（すなわち、処置器具が、先端側の位置と基端側の位置との間を前進または後退する動き）は、Ｚ軸方向の行程全体に亘って処置器具とロール入力機構の起動状態を維持しながら、ノブ２５４とチューブ２７８を同様にＺ軸に沿って動かすようになっている。  一定力のスプリング３２０（図１７Ｂ）は、チューブ２７８の先端部分上のカラー２８０と支持部材２９０の間に結合されている。  処置器具が先端側の方向へ前進するとき、チューブ２７８は、スプリング３２０の力に逆らってカラー２８０を先端側へ押す。  ユーザーが処置器具のハンドル１０４を処置器具ボックス２５２から取り外すとき、スプリング３２０はチューブ２７８を引き込み、その結果カラー２８０は基端側位置まで戻る。  処置器具が存在するときは、スプリング３２０の力は、処置器具を動かすために必要となる摩擦力よりも小さく、ユーザーの入力が無ければ、処置器具は同じ位置を維持し続けることになる。
【００９６】
処置器具ボックスは、処置器具をチューブ２７８の中へ挿入する間に、チューブ２７８が先端側へ前進してしまうのを防止するために、ロックを備えるようにしても良い。  ロックとしては、ユーザーのマニュアル操作によってロック解除できる機械式のラッチであっても良いし、あるいは、処置器具の存在を検知するセンサーによって発生される信号に対応して電気式にロック解除されるものであっても良い。
【００９７】
処置器具のＺ軸方向の位置を決定する処置器具ボックスの機構は、引き続き図１７Ｂを参照しつつ以下において説明する。  ピン３０８が、カラー２８０から横方向に伸びている。  レバーアーム３１０は、ピン３０８上をスライドできるスロット３１２を備えた第１の端部を有している。  レバーアーム３１０の第２の端部は、処置器具ボックスの中に取り付けられた固定のレバーアームマウント３１４に回動可能に連結されている。  マグネット３１６が、レバーアーム３１０の回動軸に配置されており、レバーアーム３１０のピボット点として回転するようになっている。  マグネット３１６は、直径方向にＮ極とＳ極が配置され、先端側を向いた面を有している。
【００９８】
図１６を参照すると、処置器具ボックス２５２がブラケット２７６ｂ上に取り付けられたとき、マグネット３１６（図１７Ａ）は、ブラケット２７６ｂに取り付けられたエンコーダチップ３１８と一直線になって配置される。  エンコーダチップ３１８は、マグネット３１６の回転位置を表す信号を発生させ、当該システムは、その信号からチューブ２７８とその結果としての処置器具１００の軸廻りの位置を導き出すことができるようになっている。
【００９９】
スケーリングファクターは、ユーザーによる処置器具のハンドルの動きに対する上下方向の相対的なスケーリングされた処置器具またはフィンガーの動きの大きさを表すものである。  当該システム２は、操縦用のモータのコントロールに使用されるスケーリングファクターをダイナミックに調整するために、処置器具の決定されたＺ軸方向の位置を利用する。  例えば、処置器具のＺ軸方向の位置に係りなく、ユーザーの入力に対して一定の操縦を行うために、処置器具がフィンガーから完全に伸びている時に操縦するために使用されるスケーリングファクターは、処置器具チップがフィンガーのチップに接近している時に使用されるスケーリングファクターよりも小さい。
【０１００】
処置器具ボックス２５２は殺菌されたカーテンの外側にあるが、コマンドインターフェース２５０の第１および第２のブラケット２７６ａ、ｂは、使用中、殺菌されたカーテンで覆うようにしても良い。
【０１０１】
電気機械系のブロックダイヤグラム
図１８Ａは、当該システム２の電気機械系のブロックダイヤグラムを示したものであり、上述したようにロール入力用のホイールが処置器具ボックス上に配置されているのに変えて、ロール入力用のホイールが処置器具のシャフト上に配置されているという、微小な修正を施した実施例として示してある。  展開センサーを含むその他の特徴点は示されていない。  そして、図１８Ａの実施例では、ロールドライバーは、分離した別のコンポーネントとして配置する代わりに、ベースユニットの一部（「ドライブ組立」と表示）として備えられている。
【０１０２】
使用
当該システム２を使用するために、コマンドインターフェース２５０のベースユニット２１８と第１および第２の部分（ブラケット）２７６ａ、２７６ｂは、殺菌されたカーテンで覆われている。ベースユニット２１８のモータ駆動される部材２２８ａ、２２８ｂ、２４４と、モータ駆動される部材２２６ａ、ｂ、２３４とを係合させるために、フィンガードライブ組立２００のハウジング２１０とロールドライバー２１６は、ベースユニットに取り付けられている。  当該システムは、フィンガーおよびロールドライバーのシャフト２２６ａ、ｂ、２３４とベースユニットのシャフト２２８ａ、２２８ｂ、２４４の間の係合状態をモニタしており、「動作伝達」について述べた章において述べたように、対応する部材に係合していないシャフト２２８ａ、２２８ｂ、２４４は、モータの起動時に僅かに回転しても良い。
【０１０３】
処置器具ボックス２５２は、コマンドインターフェース２５０の第２の部分（ブラケット）２７６ｂに取り付けられている。  コンポーネントが正しく配置されているとき、ハウジング２１０とロールドライバー２１６を固定するために、スプリングラッチ２５５はベースユニット２１８に係合している。  処置器具ボックス２５２をコマンドインターフェースの第２の部分（ブラケット）２７６ｂに固定するために、同様なスプリングラッチが係合している。
【０１０４】
殺菌された管状の連結器２６８がロールドライバー２１６とハウジング２１０に設けられたポート２２２の間を連結しており、同様な連結器を、処置器具ボックス２５２とロールドライバー２１６の間に配置しても良い。  一旦、当該システム２が組立てられると、フィンガードライブ組立２００の先端側端部は、患者の体腔内に配置される。  これとは別に、フィンガードライブ組立を患者の体腔内に配置し、その後当該システム２を組立てるようにしても良い。  体腔内へ簡単に挿入するために、リンク１２を使い、流線形の左右に隣り合っている形態のフィンガー２１４を配置するために、展開機構が使用される。  フィンガー２１４と挿入チューブ（挿入カニューレ）２１２の一部が切開部を通って体腔の中へ入っている。  手術用の処置器具（例えば、鉗子、捕捉器具あるいはその他のフレキシブルなシャフト状ハンドの処置器具）の先端チップは、処置器具ボックス２５２を通って挿入され、そして先端側へ前進する。  処置器具を前進させると、処置器具のチップは、処置器具ボックス２５２を出て、ロールドライバー２１６を通過し、フィンガードライブ組立のハウジング２１０の基端側端部に設けられたポート２２２の中へ入り、そして、対応するフィンガー２１４を通ってフィンガー２１４の先端側端部から伸びる処置器具の先端側端部まで進む。
【０１０５】
処置器具がコマンドインターフェース２５０を通って完全に挿入されたとき、処置器具の存在を示す信号がセンサー２８６（図１７Ａ）によって発せられる。
【０１０６】
スコープ、捕捉器具、およびこれらに類したもののような追加的な処置器具は、フィンガーを通って展開した処置器具と同時に使用するために、ポート２２０を経由して挿入カニューレを通るようになっている。
【０１０７】
展開機構は、挿入カニューレの長手方向の軸に関し、各フィンガー（従って、フィンガーを通過する処置器具）の横方向のスペースを調整するために使用され、このことは図２Ａおよび２Ｃに関連して既に説明した。
【０１０８】
ユーザーが当該システムを使用して処置器具を操縦し、回転させることができるようになる前に、ユーザーは起動用のボタン２８８を押して、当該システムが起動状態に入るようにする必要がある。
少なくとも、当該システムが起動状態に置かれているときには、処置器具のハンドル１０４のスタート位置を決定するために、当該システムは、ブラケット２７６ａ、ｂとロール入力用のマグネット３００の位置を検出する。
【０１０９】
もし、当該システムが起動状態にあり、処置器具の存在が検知されれば、当該システムは、フィンガーを操縦し処置器具を回転させるために、操縦用モータとロール用モータとを起動させることにより、コマンドインターフェース２５０において操縦用入力とロール用入力に応答するようになっている。  体内で処置器具１００を操縦するために、ユーザーは処置器具のハンドル１０４を操作する。  例えば、処置器具のエンドエフェクタを上方へ動かすために、ユーザーはハンドルを下げる。  処置器具のエンドエフェクタを左へ動かすために、ユーザーはハンドルを右へ動かす。（別の方法として、当該システムは、処置器具のエンドエフェクタをハンドルと同じ方向に動かすように構成することもできる。  すなわち、例えば、ハンドルを持ち上げれば、エンドエフェクタも持ち上げられる。）
【０１１０】
コマンドインターフェース２５０におけるエンコーダは、軸Ａ１、Ａ２に関するブラケット２７６ａ、ｂの回転を検出することにより、ハンドルの動き又はハンドルの位置を検知する。  これに応答して、当該システムは、モータ２３６ａ、ｂを起動するためのコントロール信号を発生させ、これにより、フィンガーとフィンガーを通って伸びた処置器具を操縦する。  処置器具を軸廻りに回転させるために、ユーザーは処置器具のハンドル１０４あるいは回転ノブ２５４を処置器具ボックス２５２に対して軸廻りに回転させるかして、回転用のエンコーダチップ３０４において信号を発生させる。  これに対応して、ロール用のモータ２３８が、処置器具のシャフトの先端部分１０２を回転させるために起動させられる。  処置器具を更に体腔内の奥へ配置するために、ユーザーは、処置器具のハンドル１０４を先端側へ押す。  処置器具のこのようなＺ軸方向の動きは、エンコーダ３１８によって検知され、当該システムは処置器具のＺ軸方向の位置を使って、フィンガーの操縦及び／又は処置器具のロールのためのスケーリングファクターをダイナミックに調整するようになっている。
【０１１１】
図１８Ｂは、検知した情報（フィンガーの位置の近似値、ユーザーインターフェースの位置等）に基づき、フォワードマッピングとリバースマッピング、およびPIDコントロールを使って、フィンガーを駆動する操縦用のモータを制御するための典型的なドライブコントロールシーケンスの図式である。
【０１１２】
顎の部分を開いたり／閉じたりするような処置器具のエンドエフェクタの作動は、処置器具のハンドル上に配置されたマニュアル操作のアクチュエータ（例えば、レバー、ノブ、引き金、スライド等）を使った従来の方法によって実行される。  もし望むならば、手術中、当該システムから処置器具を取り出し、別の処置器具と交換し、前述したように、ハンドルの操作により交換した処置器具を再び操縦し、軸廻りに回転させることもできる。
【０１１３】
第１の実施例は、機械化されたシステムとして構成された１つの例でしかない。  本発明の範囲を外れることなく本実施例に対して様々な改良を加えることが可能である。
【０１１４】
このような改良のいくつかについて以下に説明するが、これ以外にも本発明の範囲に含まれるその他の多くの改良が可能である。
【０１１５】
図では、ハウジング２１０内に配置された２つのフィンガードライバーと、別のハウジングに配置された各ロールドライバー２１６が示されているが、別の実施例では異なったレイアウトを使用している。  例えば、ロールドライバー２１６をフィンガードライバーと共通するハウジング内に配置するように改良した設計とすることもできる。  第２の例として、フィンガードライバーを収容するハウジング２１０とは別の共通するハウジングの中に、２つのロールドライバー２１６を一緒に取り付けることもできる。  別の実施例では、左側の処置器具に関係するロールドライバーとフィンガードライバーを共通のハウジングに収納し、これとは別のハウジングが右側の処置器具に関係するロールドライバーとフィンガードライバーの両方を収納するために使用される。  別の実施例では、４つの別のコンポーネントとしてロールドライバーとフィンガードライバーの各々をパッケージ化している。
【０１１６】
別の実施例では、モータは、各組立から取り外し可能にするよりも、むしろロールドライバーとフィンガードライバーに対応する組立の中に一体的に組み入れられている。
【０１１７】
第２の実施例
図１９に示す第２の実施例にかかるシステム２Ａは、主にロールドライバーの機構がベースの中に取り入れられているという点において、第１の実施例と異なる。  更に詳細には、ベース２１８ａは、ロールドライブチューブ２４８（図示せず）を収納する立ち上がり部分２１６ａを有している。  処置器具の通路は、立ち上がり部分２１６ａの基端側の開口部２６４ａと先端側の開口部（図示せず）の間に伸びている。  処置器具のシャフトは、コマンドインターフェース２５０とフィンガードライブ組立２００の間にある立ち上がり部分２１６ａの通路を通って伸びている。  殺菌された管状のインサート（図示せず）は、処置器具１００が当該通路を汚染するのを防止するために、立ち上がり部分２１６ａの中に在る処置器具の通路を通って挿入可能となっている。
【０１１８】
第３の実施例
図２０を参照すると、外科手術のアクセスシステム２Ｂに関する第３の実施例では、ボディ２１０ａとボディ２１０ａから先端側へ伸びる挿入カニューレ２１２を備えている。  フィンガー２１４は挿入カニューレ２１２から伸びている。  フィンガー２１４は、本明細書において述べたものと同様な特性を有している。
【０１１９】
挿入カニューレ２１２の長手方向軸からの横方向の開きを増減させるために、各フィンガーには、フィンガー２１４の先端部分を独立して再配置させることのできる専用の展開機構が備えられている。  各展開機構は、リジッドで、長手方向にスライド可能な部材１４ａと、少なくとも１つのリンクアーム１２ａ（各フィンガーには２つ描かれている）を有している。  リジッドな部材１４ａは、真直ぐで、単一の管腔を有し、ステンレススチール又はリジッドな高分子材料からできたチューブである基端側部分と、管状の基端側部分から伸びた先端側のバーから構成されている。  先端側のバーは、管状の基端側部分の壁の部分と一体化されている。  各フィンガーは、リジッドな部材１４ａの管状の基端側部分の管腔から先端側に伸びている。
【０１２０】
この展開機構は、第１の実施例において述べた展開機構と同様な機能を有している。  各リンク１２ａは、リジッドな部材１１８に回転可能に結合され第１の端部と、対応するフィンガー２１４であってフィンガー２１４の先端側端部の基端側に、回転可能に結合された第２の端部を有している。  図示された実施例では、これらの回転可能な結合部は、フィンガー上に配置されたカラー１２２によって形成されている。  リジッドな部材１４ａは、リンク１２０を内側および外側へ回転させるために、挿入カニューレ２１２に対して長手方向に移動可能となっている。  図示した形態では、対応するフィンガーを展開させるため、あるいは挿入カニューレ２１２の長手方向軸からフィンガーを更に開くようにさせるために、部材１４ａを先端側の方向へスライドさせると、リンク１２０の第２端部が外側に回転するようになっている。  別の形態においては、部材１４ａを引き込むことにより、フィンガーの開きを大きくするというように、逆の動きをするようにしても良い。
【０１２１】
各フィンガーは、カラー１２２に回転可能に結合された第１の端部と、部材１４ａまたは挿入カニューレ２１２の対応する１つに回転可能に結合された第２の端部を有する支持部材または支持ストラット１２４を備えている。  この支持ストラットはフィンガーを支持し、フィンガーの長手方向の方向を維持すると共に、使用中たるんだり、座屈したりするのを防止している。
【０１２２】
フィンガーを展開するために各部材１４ａを長手方向に独立してスライドさせるスライドリング１２６が示されており、これにより、ユーザーはスライドリング１２６をボディ２１０ａに対して前進／後退させたりすることにより、部材１４ａを前進／後退させることができるようになっている。  スライドリングは、前述した“307”出願に記載されているように、ラチェット機構としての機能を有しており、部材１４ａの長手方向の位置の解除可能な係合によって、フィンガーの選択された長手方向又は横方向の位置を解除可能にロックすることができるようになっている。  図２０には、この配置により、横方向の開き及び長手方向の伸びの大きさを変えるために、各フィンガーを展開できるようになっていることが示されている。
【０１２３】
処置器具１００のチップＴがフィンガーの先端側端部から伸びていることが示されている。  ボディ２１０ａは、処置器具を受け入れるために、基端側の開口部１２８を有している。  フィンガー２１４から処置器具１００を展開するために、処置器具のチップは基端側の開口部１２８の１つを通って挿入され、ボディ２１０ａ、挿入カニューレ２１２、およびフィンガーを通って、処置器具のチップまたはエンドエフェクタがフィンガーの外へ伸びるまで前進する。  図２０では、基端側の開口部１２８を見えるようにするために、左側のフィンガーを通って配置された処置器具のハンドル１０４は描かれていない。
【０１２４】
第１の実施例と第３の実施例との間の主たる相違点は、第１の実施例におけるフィンガードライバー、ロールドライバー、コマンドインターフェース（処置器具ボックスを含む）およびベースユニットがハウジング（ボディ）２１０ａの中に取り込まれているという特徴点である。
【０１２５】
処置器具のハンドル１０４のピッチおよびヨー方向の動きを検知するために、センサー１３０がボディ２１０ａ上に配置されている。  ボディ２１０ａの中に在るモータ２３６ａ、ｂは、検知されたハンドルの位置に従って、フィンガーを偏向させるために、フィンガーを通って伸び（例えば９０度の間隔で）フィンガーに固定されたケーブルに係合している。  例えば、第１のモータ２３６ａは、フィンガーの先端側端部のヨー方向の動きに対応する第１のペアのケーブルを駆動するために配置され、第２のモータ２３６ｂは、フィンガーの先端側端部のピッチ方向の動きに対応する第２のペアのケーブルを駆動するために配置される。
【０１２６】
フィンガーを通って配置された処置器具の軸廻りの回転を駆動するための自動化が提供されている。  ハンドルのセンサー３０４が、処置器具のハンドル１０４の軸廻りの回転を検知するために配置されており、そしてセンサー３０４は、歯車１３４を使った処置器具またはフィンガーの軸廻りの回転を生じさせるかあるいはこれを補助するロール用のモータ２３８の運転に関係する。
【０１２７】
第１の実施例で述べたように、顎部を開いたり／閉じたりするような、処置器具のエンドエフェクタの駆動は、処置器具のハンドル上に配置されたアクチュエータ（レバー、ノブ、引き金、スライド等）を使用した従来の方法によって実行される。  もし望むのであれば、前述したように、手術中に当該システムから処置器具を取り出し、別の処置器具に取り換えて、ハンドルの操作によって処置器具を再び操縦したり軸廻りに回転したりすることができる。
【０１２８】
当該システム１００は、手術室内にあるカートや、手術台、あるいはそのたの固定構造物に結合することができるアーム２０４（図１Ｂ）のような安定化アームに係合できるマウント９０を備えることもできる。  安定化アームは、モータ駆動のジョイントやテレスコピックな部材を使って、マニュアル操作により配置したり、位置調整したりすることができ、これにより、フットペダルやその他の入力装置のごとき装置を使ったユーザーからの入力によって、当該システム２Ｂの高さや方向を調整できるようになっている。
【０１２９】
第４の実施例
図２１に示す実施例は、図２０に示す実施例と類似するが、フィンガー２１４のＺ軸方向の動きに関する機構を更に取り入れているものである。  図２０に示す実施例では、スライドリング１２６を使用することにより、対応するフィンガーのＺ軸方向の位置を変えるようにしているが、図２１に示す配置では、挿入カニューレ２１２に対するフィンガーの横方向の位置とは独立してＺ軸方向の動きを与えることができるようになっている。
【０１３０】
特に、当該システムは２つのボディセクション２１０ｃを有しており、各ボディセクション２１０ｃは、中央のトラック１３６に沿って長手方向にスライド可能となっている。  各ボディセクションは、フィンガーの１つおよびそのフィンガーに対応する展開システム（部材１４ａ、リンク１２ａ、支持ストラット１２４、展開リング（スライドリング）１２６）に結合されている。  ある実施例では、挿入カニューレ２１２はトラック１３６に結合され、そして各フィンガーとそのドライブ、および展開システムは、ユーザーがマニュアル操作により押したり／引いたりすることに対応して、カニューレに対して長手方向へ動くようになっている。  主としてＺ軸方向の調整は、ここでは当該システムの両側の各サイドにおけるリニアベアリングを使ってプラットフォーム上で実行されるが、ツールの開きを調整するために、展開機構はとどまったままである（図においては、Ｘ軸として表示してある）。  スパンを各処置器具毎に独立してコントロールできるように、各サイドには独立した展開システムが備えられていることに注目する必要がある。
【０１３１】
第５の実施例
図２２に示す実施例は図２１に示す実施例に類似するが、よりモジュール化された形式になっている。  この実施例では、ピッチ、ヨー、およびロール用のモータ２３６ａ、ｂ、２３０およびセンサー１３０、３０４を収納し、処置器具１００を受け入れるための開口部１２８を有する、独立したボディセクション２１０ｄを備えている。  各々がプーリー２３２、ケーブル（図示せず）、およびロールドライブチューブ２４８を有する、１対のフィンガー／ロールドライバー２０３ａが備えられ、各フィンガー／ロールドライバー２０３ａはフィンガー２１４の１つに連結される。  各フィンガー／ロールドライバー２０３ａは、ボディセクション２１０ｄモジュールの中に在るモータが、ケーブルに張力を負荷し、フィンガー／ロールドライバー２０３ａを回転させて、フィンガーを操縦すると共に処置器具を回転させるために、フィンガー／ロールドライバー２０３ａのプーリーを駆動できるような方法で、ボディセクション２１０ｄに開放可能に係合されている。  （Ｘ軸において）フィンガーを開かせるためのスライドリング１２６が、フィンガー／ロールドライバー２０３ａ上に配置されている。
【０１３２】
第６の実施例
図２０〜２２に示す実施例では、ピッチ、ロール、およびヨーは検知され、処置器具を配置するためにフィンガーは電気機械的にコントロールされている。  しかし、処置器具の顎部のクランプする動き、あるいはその他のエンドエフェクタの動きは、処置器具のハンドルに配置された機械式のアクチュエータによって機械的に駆動される。  図２３に示す実施例は、図２２に示す実施例にほとんど類似するが、機械的なアクチュエータを持ったハンド用の処置器具を使用する点で異なり、別の手術用の処置器具１００ａを使うようになっている。  処置器具１００ａは、ツールのエンドエフェクタ（例えば、顎部）を操作するために起動されるモータモジュールの中のモータに係合している。  １つの実施例では、フィンガーおよびロールドライバーのコントロールは、前の実施例に関連して説明したように、ピッチ、ロール、ヨーの制御のために、ユーザーによる処置器具の操作に対応して行われるようになっているが、当該システムでは、モータ１３８を経由してエンドエフェクタの駆動を開始するために、処置器具は入力装置（例えば、スイッチやフットペダル）からの信号を受信するように構成されている。  別の実施例では、ピッチ、ロール、ヨーおよび顎部用のモータが、処置器具１０３ａをマニュアルで操作するのではなく、ユーザーによって入力されるジョイスティックやその他の入力装置のごとき別のユーザー入力装置から受信した信号に応答して操作される。
【０１３３】
第７の実施例
図２４に示す実施例は、図２３に示す実施例に類似するが、図２４に示す実施例では、トラック１３６に沿って、ボディ２１０ｅとフィンガー／ロールドライバー２０３ａを前進／後退させるモータ１４０を使って、Ｚ軸方向の動きを自動化している。  更に、図２４に示す実施例では、機械的な展開機構を無くして、その代わりに各ボディ２１０ｅにある追加的なモータ１４２を使って、フィンガーのＸ軸方向または横方向の位置決めを自動化している。  モータ１４２は、展開およびＸ軸の位置決めのために、リンク１２ａを広げてエレメント１４ａを前進／後退させる。
【０１３４】
Ｚ軸およびＸ軸の動きを自動化することにより、機械的なＺ軸およびＸ軸の動きを使用して達成できるものを超えて、処置器具の複雑な立体的な動きを可能にすることができる。  動的なＺ軸方向の動きは、処置器具のチップの複雑な方向性を持った動きを可能にする一方、動的なＺ軸方向の動きにより処置器具の到達範囲は増大する。  Ｘ軸方向におけるチップの動きは、ある意味、Ｚ軸方向における動きとは切り離すことができ、Ｘ軸方向の調整中にリンク１２ａの回転の結果生じるＺ軸方向の変化を相殺するために、フィンガーのＺ軸方向の位置を自動的に調整する。
【０１３５】
図２５は、処置器具のハンドルやシャフトとは別に配置された、ユーザーの入力装置を使った図２３および図２４に示すシステムのようなシステムで使用することができるユーザー入力装置のほんの１つの例を示す。  図２５に示す入力装置５００には、手術用の処置器具の希望する位置に従って、ユーザーによって操作されるハンドルが備えられている。  この入力装置では、少なくとも４つのセンサー（コントロールハンドルにある複数の回転ジョイントに関係する）を有し、処置器具のエンドエフェクタにおいて達成する必要のある把持力をシュミレートするためのアクチュエータ５０２を有している。  この入力装置は、デジタル通信回線を通じてボディ２１０ｄ、２１０ｅに連結されており、患者の横、好ましくは殺菌フィールドの中にあるボディ２１０ｄ、２１０ｅの上または近傍に配置することができる。  例えば、入力装置５００とボディは（アーム２０４のような）共通なアーム上、共通なカートまたはその他の固定構造物（例えば、手術台や天井のマウント）に支持された別のアーム上、あるいは同一または別の固定構造物上の別のアーム上に配置することができる。  図２３および図２４に示すシステムでは、種々の交換可能なツール１００ａを備えることができ、その各々は異なったエンドエフェクタを有し、ユーザーが手術の作業途中に、必要に応じてツールモジュールを交換できるようになる。
【０１３６】
第８の実施例
図２６は、第１の実施例に類似するシステム２Ｅを示したものである。  しかし、フィンガードライブ組立２０３、ロールドライバー２１６、コマンドインターフェース２５０、モータドライバー、および関連する電子機器が１つのコンポーネントの中に統合されている。  ケーブルの各ペアの１つに用いる、２つの操縦用のモータ２３６ａ、ｂがシステム２Ｅの各サイドに示されている。  しかし、各ケーブルはそれぞれ専用のモータを有している。
【０１３７】
種々の実施例について上述したが、これらの実施例は例として説明したものであり、これにより限定されるものではない、ということを理解しておく必要がある。  関連する技術に精通する者にとって、かかる種々の形態の変形や詳細化は、本発明の範囲と技術思想を外れることなく実施できるものであることは明白である。  後で開発される関連技術の中における技術や用語に照らせば、このことは特に真実である。  更に、ここで開示された種々の特徴点は、種々の追加的な実施例を作り出すために、種々の方法により組み合わせることが可能である。
【０１３８】
優先権主張のためのものを含め、これまでに参照したいずれかの、あるいは全ての特許、特許出願、および刊行物は、ここで参照することにより本明細書に取り入れられるものである。
【図１Ｂ】
2015511148.tif 000003
【図１Ｃ】
2015511148.tif 000004
【図２Ａ】
2015511148.tif 000005
【図２Ｂ】
2015511148.tif 000006
【図２Ｃ】
2015511148.tif 000007
【図３】
2015511148.tif 000008
【図４Ａ】
2015511148.tif 000009
【図４Ｂ】
2015511148.tif 000010
【図５Ａ】
2015511148.tif 000011
【図５Ｂ】
2015511148.tif 000012
【図５Ｃ】
2015511148.tif 000013
【図７Ａ】
2015511148.tif 000014
【図７Ｂ】
2015511148.tif 000015
【図８Ａ】
2015511148.tif 000016
【図８Ｂ】
2015511148.tif 000017
【図９】
2015511148.tif 000018
【図１０】
2015511148.tif 000019
【図１１Ｂ】
2015511148.tif 000020
【図１３Ａ】
2015511148.tif 000021
【図１３Ｂ】
2015511148.tif 000022
【図１３Ｃ】
2015511148.tif 000023
【図１４】
2015511148.tif 000024
【図１５】
2015511148.tif 000025
【図１６】
2015511148.tif 000026
【図１７Ａ】
2015511148.tif 000027
【図１７Ｂ】
2015511148.tif 000028
【図１Ａ】
2015511148.tif 000029
【図１Ｄ】
2015511148.tif 000030
【図６Ａ】
2015511148.tif 000031
【図６Ｂ】
2015511148.tif 000032
【図１１Ａ】
2015511148.tif 000033
【図１２Ａ】
2015511148.tif 000034
【図１２Ｂ】
2015511148.tif 000035
【図１８Ａ】
2015511148.tif 000036
【図１８Ｂ】
2015511148.tif 000037
【図１９】
2015511148.tif 000038
【図２０】
2015511148.tif 000039
【図２１】
2015511148.tif 000040
【図２２】
2015511148.tif 000041
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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