(57)【要約】  滅菌バリアアセンブリと、取付システムと、第１及び第２の外科用構成部品を、位置決めを再現可能に一意的に決定するように、滅菌バリアアセンブリを通して運動学的に一緒に連結する方法とに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の外科用構成部品間にバリアをもたらすように構成される滅菌バリアアセンブリであって、
複数の運動学的連結具を有する保護カバーであって、前記複数の運動学的連結具が、前記第１及び第２の外科用構成部品間における運動の６つの自由度を拘束するように、前記保護カバーを通して前記外科用構成部品間に運動学的連結をもたらす構成である、保護カバー
を備える滅菌バリアアセンブリ。
【請求項２】
前記保護カバーは、インターフェイスと、前記インターフェイスに取り付けられたドレープとを備えており、
前記インターフェイスは、該インターフェイス内に一体化された前記複数の運動学的連結具を備えている、請求項１に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項３】
前記複数の運動学的連結具は複数のボールとしてさらに規定されている、請求項１又は２に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項４】
前記複数のボールは、前記外科用構成部品間における運動の前記６つの自由度を拘束するように構成された３つのボールとしてさらに規定されている、請求項３に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項５】
前記ボールはセラミックから構成されている、請求項３又は４に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項６】
前記ボールは炭化珪素又は炭化タングステンの少なくとも一種から構成されている、請求項３又は４に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項７】
前記ボールは鋼から構成されている、請求項３又は４に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項８】
前記複数のボールの１つ以上が、データを伝達するように構成された光学的に透明な部分を有している、請求項３〜７のいずれか一項に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項９】
前記複数の運動学的連結具の各々は、互いに対して横方向に移動するように配置されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項１０】
前記インターフェイスは、前記外科用構成部品間の前記運動学的連結具を与圧するように構成される与圧要素を備えている、請求項２〜９のいずれか一項に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項１１】
前記インターフェイスは複数の電気端子を備えている、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項１２】
前記ドレープは、前記インターフェイスを受け入れるように構成される開口を画定するリングと、前記リングに取り付けられたたるんだ部分とを備えている、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項１３】
前記保護カバーは、前記第１の外科用構成部品への設置中に前記保護カバーを前記第１の外科用構成部品上に支持するように構成される支持部材を備えている、請求項２〜１２のいずれか一項に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項１４】
前記インターフェイスは、前記第１の外科用構成部品に係合するように構成される第１のラッチ又は第１の留具の少なくとも１つと、前記第２の外科用構成部品に係合するように構成される第２のラッチ又は第２の留具の少なくとも１つとを備えている、請求項２〜１３のいずれか一項に記載の滅菌バリアアセンブリ。
【請求項１５】
第１及び第２の外科用構成部品を連結するように構成される取付システムであって、
前記第１の外科用構成部品に関連付けられた第１の取付部分と、
前記第２の外科用構成部品に関連付けられた第２の取付部分と、
複数の運動学的連結具を有する保護カバーであって、前記複数の運動学的連結具が、前記取付部分に係合され、かつ前記外科用構成部品間における運動の６つの自由度を拘束するように前記保護カバーを通して前記取付部分間に運動学的連結をもたらす構成である、保護カバーと
を備える取付システム。
【請求項１６】
前記保護カバーは、インターフェイスと、前記インターフェイスに取り付けられたドレープとを備えており、
前記インターフェイスは前記複数の運動学的連結具を備えている、請求項１５に記載の取付システム。
【請求項１７】
前記複数の運動学的連結具は複数のボールとしてさらに規定されている、請求項１５又は１６に記載の取付システム。
【請求項１８】
前記複数のボールは、前記外科用構成部品間における運動の前記６つの自由度を拘束するように構成された３つのボールとしてさらに規定されている、請求項１７に記載の取付システム。
【請求項１９】
前記ボールはセラミックから構成されている、請求項１７又は１８に記載の取付システム。
【請求項２０】
前記ボールは炭化珪素又は炭化タングステンの少なくとも一種から構成されている、請求項１７又は１８に記載の取付システム。
【請求項２１】
前記ボールは鋼から構成されている、請求項１７又は１８に記載の取付システム。
【請求項２２】
前記複数のボールの１つ以上が、データを伝達するように構成される光学的に透明な部分を有している、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項２３】
前記複数の運動学的連結具の各々は、互いに対して横方向に移動するように配置されている、請求項１５〜２２のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項２４】
前記インターフェイスは複数の電気端子を備えている、請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項２５】
前記ドレープは、前記インターフェイスを受け入れるように構成される開口を画定するリングと、前記リングに取り付けられたたるんだ部分とを備えている、請求項１６〜２４のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項２６】
前記第１の取付部分は、前記複数の運動学的連結具に係合するように構成される第１の複数の接触面を備えており、
前記第２の取付部分は、前記複数の運動学的連結具に係合するように構成される第２の複数の接触面を備えており、
前記接触面は、前記外科用構成部品間における運動の前記６つの自由度を拘束するために前記複数の運動学的連結具と協働するように形作られている、請求項１６〜２５のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項２７】
前記第１の取付部分は、前記第１の複数の接触面を有する第１の複数の受部を備えており、
前記第２の取付部分は、前記第２の複数の接触面を有する第２の複数の受部を備えている、請求項２６に記載の取付システム。
【請求項２８】
前記第１の複数の接触面は、前記複数の運動学的連結具に対して６つのみの接触点をもたらすように構成されている、請求項２６又は２７に記載の取付システム。
【請求項２９】
前記第２の複数の接触面の各々は円錐形状を有している、請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項３０】
与圧要素を有する与圧機構を備え、
前記与圧機構は、前記保護カバーを通して前記取付部分を一緒に締め付けるように構成されている、請求項１５〜２９のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項３１】
前記与圧機構は、前記第１の取付部分に関連付けられた第１の留具又は第１のラッチの１つと、前記第２の取付部分に関連付けられた第２の留具又は第２のラッチの１つとを備えている、請求項３０に記載の取付システム。
【請求項３２】
前記与圧要素は負荷部材から構成されている、請求項３０又は３１に記載の取付システム。
【請求項３３】
前記与圧機構は、前記与圧要素に張力を付与して前記取付部分を一緒に締め付けるように前記与圧要素に操作可能に連結された張力調整装置を備えている、請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項３４】
前記張力調整装置は、カムシャフト及び前記カムシャフトに回転可能に固定されたレバーを備えており、
前記カムシャフトは、張力付与位置と非張力付与位置との間で回転可能になっている、請求項３３に記載の取付システム。
【請求項３５】
前記第１及び第２の外科用構成部品を連結するときに前記保護カバーを前記第１の取付部分上に支持するように構成される支持機構を備える、請求項１５〜３４のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項３６】
前記保護カバーは、前記第１の取付部分に係合するように構成される第１のラッチ又は第１の留具の少なくとも１つと、前記第２の取付部分に係合するように構成される第２のラッチ又は第２の留具の少なくとも１つとを備えている、請求項１５〜３５のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項３７】
前記第１の取付部分は、ロボットアームに関連付けられており、
前記第２の取付部分は、エンドエフェクタに関連付けられている、請求項１５〜３６のいずれか一項に記載の取付システム。
【請求項３８】
第１及び第２の外科用構成部品を連結する方法であって、
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の滅菌バリアアセンブリを前記第１の外科用構成部品に配置するステップと、
前記第２の外科用構成部品を前記滅菌バリアアセンブリに配置するステップと、
前記滅菌バリアアセンブリを通して前記外科用構成部品を一緒に運動学的に連結するように、与圧要素を与圧するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１５年２月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／１１８，７３７号の優先権及びその利得を主張するものであり、その開示内容の全体は参照することによってここに含まれるものとする。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、滅菌バリアアセンブリと、取付システムと、滅菌バリアアセンブリを介して外科用構成部品を連結する方法とに関する。
【０００３】
手術中に外科用構成部品間にバリアをもたらす外科用ドレープのような滅菌バリアアセンブリが知られている。例えば、ロボットアームと該ロボットアームに取り付けられたエンドエフェクタとの間にバリアをもたらす外科用ドレープが知られている。手術において、ロボットアームは、滅菌されないものとして取り扱われるが、エンドエフェクタは、滅菌される。このエンドエフェクタが作動する滅菌領域の汚染を阻止するように、外科用ドレープは、ロボットアームとエンドエフェクタとの間にバリアをもたらすものとなっている。
【０００４】
典型的には、ロボットアームとエンドエフェクタとの間に配置される外科用ドレープは、孔又は他の開口を有しており、該孔又は他の開口を通して、種々の接続部、例えば、機械的接続部及び／又は電気的接続部がロボットアームとエンドエフェクタとの間に配置可能になっている。このような孔は手術中に被覆されている限り許容される。しかしながら、もしもエンドエフェクタが手術中に機能しなくなって取り換える必要が生じた場合、又はもしも異なるエンドエフェクタが望まれる場合、該孔を露出させることになるが、このことに関しては、標準的な手術室滅菌プロトコルが、異なるエンドエフェクタが設置される前に外科用ドレープの取替えを必要とすることを定めている。外科用ドレープの取外し及び新しい外科用ドレープの設置は、貴重な時間を費やすので、取換えは望ましくない。
【０００５】
他の外科用ドレープは、意図的に穿孔されておらず、代わって、ロボットアームとエンドエフェクタとの間で圧縮されるようになっている。圧縮時に、もしも外科用ドレープが薄いプラスチックから形成されていたのであれば、意図されない鉤裂き又は引裂きが生じることがある。仮に外科用ドレープが損なわれない場合であっても、ロボットアームに対するエンドエフェクタの位置決めが、外科用ドレープの圧縮の結果として不正確になる。例えば、外科用ドレープが不均等に圧縮される可能性がある。さらに、従来のドレープ材料から作製されている厚いドレープの場合、通常のエンドエフェクタ負荷によって撓むことがある。わずかな撓みがエンドエフェクタの工具中心点（ＴＣＰ）では拡大されて、ＴＣＰの位置決め精度の誤差によって容認し得ないものになる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、当技術分野において、これらの欠点の１つ以上に対処することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、手術中に第１及び第２の外科用構成部品間にバリアをもたらすように構成される滅菌バリアアセンブリが提供される。アセンブリは、複数の運動学的連結具を有する保護カバーを備えてる。運動学的連結具は、保護カバーを通して第１及び第２の外科用構成部品間に運動学的連結をもたらすようになっている。
【０００８】
他の実施形態では、第１及び第２の外科用構成部品を連結するように構成される取付システムが提供される。システムは、第１の外科用構成部品のための第１の取付部分と、第２の外科用構成部品のための第２の取付部分とを備えている。また、システムは、複数の運動学的連結具を有する保護カバーであって、該複数の運動学的連結具が、保護カバーを通して第１及び第２の取付部分を運動学的に連結するようになっている、保護カバーを備えている。
【０００９】
さらに他の実施形態では、第１及び第２の外科用構成部品を連結する方法が提供される。この方法は、複数の運動学的連結具を有する滅菌バリアアセンブリを第１の外科用構成部品に配置することを含んでいる。この方法は、第２の外科用構成部品を滅菌バリアアセンブリに配置することをさらに含んでいる。この方法は、滅菌バリアアセンブリを通る複数の運動学的連結具を介して外科用構成部品を運動学的に連結するように、与圧要素を与圧することをさらに含んでいる。
【００１０】
滅菌バリアアセンブリ、取付システム、及び方法の１つの利点は、滅菌バリアアセンブリの健全性を維持しながら位置決めを再現可能に一意的に決定するように、第１の外科用構成部品を滅菌バリアアセンブリを通して第２の外科用構成部品に運動学的に連結可能とすることにある。
【００１１】
本発明の利点は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することによって本発明が良好に理解されるのであれば、より容易に高く評価されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】取付システム及び滅菌バリアアセンブリを備えるロボット外科手術システムの斜視図である。
【図２】取付システムの斜視図である。
【図３】図２の取付システムの断面斜視図である。
【図４】図２の取付システムの他の断面斜視図である。
【図５】第１の取付部分の前方斜視図である。
【図６】第２の取付部分の前方斜視図である。
【図７】滅菌バリアアセンブリの前方斜視図である。
【図８】滅菌バリアアセンブリの断面斜視図である。
【図９】図２の取付システムの断面斜視図である。
【図１０】図５の第１の取付部分の断面斜視図である。
【図１１】図５の第１の取付部分の断面斜視図である。
【図１２】図６の第２の取付部分の断面斜視図である。
【図１３】与圧機構の構成要素の斜視図である。
【図１４】図６の第２の取付部分に関連付けられた留具の斜視図である。
【図１５】与圧機構のカムシャフトの斜視図である。
【図１６】滅菌バリアアセンブリを通る第１及び第２の取付部分間の電気接続部を示す断面斜視図である。
【図１７】代替的な取付システムの斜視図である。
【図１８】図１７の代替的な取付システムの断面斜視図である。
【図１９】図１７の代替的な取付システムの他の断面斜視図である。
【図２０】第１の取付部分の前方斜視図である。
【図２１】第２の取付部分の前方斜視図である。
【図２２】代替的な滅菌バリアアセンブリの前方斜視図である。
【図２３】代替的な滅菌バリアアセンブリの後方斜視図である。
【図２４】（ドレープのない）代替的な滅菌バリアアセンブリの断面斜視図である。
【図２５】（ドレープのない）代替的な滅菌バリアアセンブリの断面斜視図である。
【図２６】（ドレープのない）代替的な滅菌バリアアセンブリの分解斜視図である。
【図２６Ａ】図２６の一部の拡大図である。
【図２７】図１７の代替的な取付システムの断面斜視図である。
【図２８】負荷部材の斜視図である。
【図２９】カムシャフトの斜視図である。
【図３０】第１の取付部分の断面斜視図である。
【図３１】第２の取付部分の断面斜視図である。
【図３２】代替的な滅菌バリアアセンブをロボットアーム及びエンドエフェクタに取り付けるステップを示す図である。
【図３３】他の代替的なバリアアセンブリを示す図である。
【図３４】図３３の代替的なバリアアセンブリの断面図である。
【図３５】図３３の代替的なバリアアセンブリのドレープの拡大図である。
【図３６】図３３の代替的なバリアアセンブリを組み込んでいる他の代替的な取付システムの断面図である。
【図３７】図３３の代替的なバリアアセンブリのバックプレートアセンブリの斜視図である。
【図３８】ロボットアームの第１の取付部分への接続を示す、図３３の代替的なバリアアセンブリの断面図である。
【図３９】ロボットアームの第１の取付部分への接続を示す、図３３の代替的なバリアアセンブリの断面図である。
【図４０】エンドエフェクタの第２の取付部分への接続を示す、図３３の代替的なバリアアセンブリの断面図である。
【図４１】エンドエフェクタの第２の取付部分への接続を示す、図３３の代替的なバリアアセンブリの断面図である。
【図４２】図３３の代替的なバリアアセンブリの与圧機構の構成要素の分解図である。
【図４３】図３３の代替的なバリアアセンブリの与圧機構の構成要素の分解図である。
【図４４】図３３の代替的なバリアアセンブリのレバーの部分分解図である。
【図４５】図３３の代替的なバリアアセンブリを与圧するために用いられる図４４のレバーを示す図である。
【図４６】図３３の代替的なバリアアセンブリをロボットアームの第１の取付部分から取り外すために用いられるアクチュエータの構成要素の立面図である。
【図４７Ａ】第１の取付部分に取り付けるときに図３３の代替的なバリアアセンブリを真っ直ぐに並べるために用いられる全体的位置決め特徴部を示す図である。
【図４７Ｂ】第１の取付部分に取り付けるときに図３３の代替的なバリアアセンブリを真っ直ぐに並べるために用いられる全体的位置決め特徴部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１及び図２を参照すると、滅菌バリアアセンブリ２２を用いて第１及び第２の外科用構成部品を運動学的に連結するための取付システム２０が示されている。本明細書に記載されている一実施形態では、第１の外科用構成部品は、ロボットアームＲであり、第２の外科用構成部品は、ロボットアームＲに対するエンドエフェクタＥＥである。取付システム２０は、滅菌バリアアセンブリ２２を用いてどのような外科用構成部品を運動学的に連結するために用いられてもよいことを理解されたい。
【００１４】
ロボットアームＲは、第１の取付部分２４を備えており、エンドエフェクタＥＥは、第２の取付部分２６を備えている。滅菌バリアアセンブリ２２は、手術中にロボットアームＲとエンドエフェクタＥＥとの間にバリアをもたらすように、第１及び第２の取付部分２４，２６間に配置される。バリアは、エンドエフェクタＥＥが作動する滅菌領域ＳからロボットアームＲを分離する。手術中、ロボットアームＲは、非滅菌と見なされ、バリアは、ロボットアームＲからの汚染物質が滅菌領域Ｓ内に移動する可能性を低減させることになる。
【００１５】
滅菌バリアアセンブリ２２を用いることによって、取付部分２４，２６は、一緒に運動学的に連結される。運動学的な連結は、取付部分２４，２６間に剛体接続をもたらし、これによって、取付部分２４，２６間の位置決めが、再現可能に一意的に決定されることになる。この再現可能に一意的に決定される剛体接続の結果、より柔軟な接続と関連付けられたときに生じる可能性のあるエンドエフェクタＥＥの位置決めエラーを低減させることができる。
【００１６】
運動学的な連結は、拘束されるべき自由度の数を正確に拘束する。すなわち、運動学的な連結は、自由度を過度に拘束しない。例えば、一実施形態では、取付部分２４，２６間に６つの自由度、例えば、３つの並進及び３つの回転が存在する。従って、運動学的な連結は、これらの６つの自由度を正確に拘束することになる。
【００１７】
図３及び図４を参照すると、取付部分２４，２６を運動学的に連結するために、滅菌バリアアセンブリ２２の複数の（運動学的要素とも呼ばれる）運動学的連結具が用いられている。図示されている実施形態では、運動学的連結具は、球状ボール２８である。使用中、ボール２８は、取付部分２４，２６の第１及び第２の複数の受部３０，３２，３４，３６，３８，４０内に着座している。受部３０，３２，３４，３６，３８，４０は、ボール２８を受け入れるように寸法決めされ、かつ形作られている。図示されている実施形態では、第１の取付部分２４は、第１の本体４２と、該第１の本体４２に固定された第１のカバープレート４４とを備えている。第１の複数の受部３０，３２，３４は、第１のカバープレート４４内に固定されている。第２の取付部分２６は、第２の本体４６と、該第２の本体４６に固定された第２のカバープレート４８とを備えている。第２の複数の受部３６，３８，４０は、第２のカバープレート４８内に固定されている。
【００１８】
図５及び図６を参照すると、第１の複数の受部３０，３２，３４は、（円錐受部とも呼ばれる）円錐形状の接触面５０を有する１つの受部３０を含んでいる。他の受部３２は、（Ｖ溝受部とも呼ばれる）Ｖ字状溝によって与えられる１対の接触面５２を有している。さらに他の受部３４は、（平面受部とも呼ばれる）平面を備える接触面５４を有している。第２の複数の受部３６，３８，４０は、円錐形状の接触面５６を有する３つの受部（すなわち、円錐受部）を備えている。図３及び図４に示されているように、３つのボール２８が、真っ直ぐに並んだ対応する対の受部間、すなわち、受部３０，３６間、受部３２，３８間、及び受部３４，４０間に捕捉されている。受部３０，３２，３４，３６，３８，４０の接触面５０，５２，５４，５６は、本明細書に記載されている運動学的連結のための拘束面として機能することになる。
【００１９】
受部３０，３２，３４，３６，３８，４０は、鋼又は他の適切な剛体材料から形成されているとよく、カバープレート４４，４８に剛体的に接続された別の構成部品であってもよいし、又はカバープレート４４，４８と一体であってもよい。受部３０，３２，３４，３６，３８，４０は、取付部分２４，２６内に一体化されていてもよく、この場合、受部３０，３２，３４，３６，３８，４０は、ボール２８を固定するための取付部分２４，２６と一体の拘束面から簡単に構成されていてもよく、又は受部３０，３２，３４，３６，３８，４０は、これら以外の種々の方法によって、多数の構造を介して取付部分２４，２６に取付けられていてもよい。
【００２０】
取付部分２４，２６が、それらの間に位置決めされた滅菌バリアアセンブリ２２と略最終的な方位で一緒にされたとき、滅菌バリアアセンブリ２２のボール２８は、受部３０，３２，３４，３６，３８，４０内に自己着座する。第１の取付部分２４の円錐受部、Ｖ溝受部、及び平面受部は、それぞれ、ボール２８と接触する３点、２点、及び１点を介して、３つの自由度、２つの自由度、及び１つの自由度を排除することになる。従って、６つの自由度が正確に拘束されることになる。他の実施形態では、以下にさらに説明するように、第１の取付部分２４の第１の複数の受部３０，３２，３４の各々は、ボール２８に対する２つの接触点を介して、２つの自由度を排除するようになっていてもよい。これらの場合のいずれにおいても、正確に６つの接触点、例えば、各自由度に対する１つの接触点を介して、６つの自由度が正確に拘束されることになる。
【００２１】
図７及び図８を参照すると、滅菌バリアアセンブリ２２は、保護カバー５８を備えている。保護カバー５８は、インターフェイス６０と、該インターフェイス６０に取り付けられたドレープ６２とを備えている。ドレープ６２は、内面及び外面を有している。内面は、手術中、ロボットアームＲに隣接して配置される。図示されている実施形態では、ドレープ６２は、ロボットアームＲを略包囲するように、ロボットアームＲに取り付けられる。ドレープ６２は、ポリエチレン、ポリウレタン、及びポリカーボネートの少なくとも一種から形成されている。ドレープ６２は、超音波溶着、テープ、接着剤等によってインターフェイス６０に取り付けられているとよい。ドレープ６２は、どのような孔も存在しないように、すなわち、ドレープがインターフェイス６０に対して連続的なバリアをもたらすように、インターフェイス６０に取り付けられるようになっている。
【００２２】
図示されている実施形態では、インターフェイス６０は、成形プラスチック材料から形成されている。インターフェイス６０は、ゴム、シリコーン、ウレタン、又は他の適切な材料から形成されているとよい。インターフェイス６０は、主壁６４を備えている。主壁６４は、周辺部と、周辺部において主壁６４に接合している周壁６６とを有している。周壁６６は、主壁６４と略直交しているとよいが、好ましくは、第１の取付部分２４を受け入れるための空洞６８を画定するように、直角から外方にいくらか拡がっている。ドレープ６２は、インターフェイス６０の周壁６６に取り付けられている（図８参照）。ドレープ６２は、他の構成部品を良好に示すために、図２〜図４、図９、及び図１６に示されていない、
【００２３】
主壁６４は、より大きい厚みを有する複数の別々の支持区域７０，７２，７４，７６を有している。主壁６４は、支持区域７０，７２，７４，７６間において約０．０５０インチから約０．１５０インチの幅を有しており、支持区域７０，７２，７４，７６において約０．１５０インチから約０．２５０インチの幅を有している。主壁６４は、デュロメータショアＡ８０を有している。
【００２４】
インターフェイス６０は、該インターフェイス内に一体化されたボール２８を備えている。一実施形態では、ボール２８は、支持区域７０，７２，７４の３つにインサート成形されている。前述したように、ボール２８は、第１及び第２の取付部分２４，２６を運動学的に連結するために、第１及び第２の複数の受部３０，３２，３４，３６，４０内に受け入れられるように配置されている。ボール２８は、汚染物質がインターフェイス６０を通って移動する可能性を低減させるために、バリアが支持区域７０，７２，７４とボール２８との間において保持されるように配置されている。従って、ドレープ６２及びインターフェイス６０は、ロボットアームＲから滅菌分野Ｓへの汚染物質の移動に対して連続的なバリアをもたらすことになる。
【００２５】
一実施形態では、ボール２８は、研磨された耐食性表面を有しており、これによって、一定の負荷時に取付部分２４，２６の位置決めにおける１μｍ以下の繰返し性を達成することができる。ボール２８は、セラミック、ステンレス鋼、又は他の適切な材料から形成されているとよい。ボール２８は、炭化珪素又は炭化タングステンから形成されているとよい。ボール２８は、極めて厳格な公差、例えば、１インチの５千万分の１未満の公差で正確に機械加工されているとよい。
【００２６】
インターフェイス６０は、複数の電気端子を備えている。図示されている実施形態では、これらの電気端子は、主壁６４内にインサート成形されたピン７８である。ピン７８は、インターフェイス６０内への汚染物質の移動の可能性を低減させるためにバリアが主壁６４とピン７８との間で保持されるように、配置されている。ピン７８は、滅菌バリアアセンブリ２２を横切って電力／信号を伝達することになる。
【００２７】
インターフェイス６０は、与圧要素を備えている。図示されている実施形態では、与圧要素は、細長い負荷バー８０である。負荷バー８０は、支持区域の１つにインサート成形されているとよい。支持区域への埋設を促進させる丸形状の刻み目が、負荷バー８０の両面に形成されており、これによって、負荷バー８０は、使用中にインターフェイス６０への固定が維持されることになる。負荷バー８０は、インターフェイス６０内に汚染物質が移動する可能性を低減させるためにバリアが支持区域と負荷バー８０との間に保持されるように、配置されている。従って、ドレープ６２及びインターフェイス６０は、ロボットアームＲから滅菌分野Ｓへの汚染物質の移動に対して連続的なバリアをもたらすことになる。
【００２８】
負荷バー８０は、第１及び第２の端を有している。負荷バー８０は、ステンレス鋼、ケブラー複合材料、又は他の適切な剛体材料から形成されているとよい。負荷バー８０は、各端の近くに開口８２を画定している。インサート８４が、開口８２内に配置されている。インサート８４は、円筒状ブッシュの形態にある。インサート８４は、ステンレス鋼又は窒化珪素から形成されている。実施形態によっては、インサートを有しない負荷バー８０が用いられる場合もある。
【００２９】
図９〜図１１を参照すると、いったん取付部分２４，２６が略最終的方位で一緒にされたならば、与圧機構８６が取付部分２４，２６を適所に締め付けることになる。図示されている実施形態では、負荷バー８０は、与圧機構８６の一部を構成し、保護カバー５８をロボットアームＲに保持するための当初の支持部材としても機能する。この負荷バーに、与圧力が加えられる。与圧力は、運動学的な連結及び関連する特性が維持されるように、運動学的な連結を介して加えられる予想負荷よりも大きくなっている。
【００３０】
与圧機構８６は、第１の留具８８をさらに備えている。第１の留具８８は、ラッチ解除位置からラッチ位置に移動するように留具ガイド９０内に摺動可能に配置されている。留具ガイド９０は、第１の本体４２に画定された第１の内部空洞９２（図４参照）内に保持されている。留具ガイド９０は、第１の留具８８が摺動する横長の貫通通路９４を画定している。
【００３１】
図１１に示されているように、第１のバネ９６が、第１の留具８８を第１の本体４２の側壁９８からラッチ位置に横方向に付勢している。第１の留具８８を解除するために、（図示されない）第１の解除ボタンが第１の本体４２内に摺動可能に配置されていてもよい。第１の解除ボタンは、単に押圧することによって、第１の留具８８をラッチ位置からラッチ解除位置に摺動させるようになっているとよい。
【００３２】
負荷バー受入器１００が、他の横長通路１０２を画定している。留具ガイド９０及び受入器１００の横長通路９４，１０２は、互いに真っ直ぐ並んでおり、これによって、第１の留具８８は、ラッチ解除位置からラッチ位置に移動するように、これらの通路９４，１０２内を摺動可能になっている。受入器１００は円筒状である。受入器１００は、該受入器を通る負荷バー長孔１０４をさらに画定している。負荷バー長孔１０４は、負荷バー８０の第１の端を受け入れるように、受入器１００の横長通路１０２と直交して配置されている。
【００３３】
使用中、負荷バー８０の第１の端は、負荷バー８０の開口８２の１つが第１の留具８８に係合されるまで、負荷バー長孔１０４内に挿入される（図４及び図９参照）。いったん負荷バー８０が第１の留具８８に完全に係合されたならば、滅菌バリアアセンブリ２２は、さらなる取付けのために、第１の取付部分２４に略支持されることになる。従って、負荷バー８０及び第１の留具８８は、滅菌バリアアセンブリ２２のための当初の支持機構として機能する。
【００３４】
図９及び図１２〜図１５を参照すると、与圧機構８６は、第２の留具１０６をさらに備えている。第２の留具１０６は、第２の本体４６内に摺動可能に配置されている。さらに具体的には、第２の取付部分２６は、第２の内部空洞１０８を画定しており、該第２の内部空洞１０８内において、第２の留具１０６は、ラッチ解除位置とラッチ位置との間で摺動可能になっている。
【００３５】
第２のバネ１１０が、第２の留具１０６を第２の本体４６の側壁１１２からラッチ位置に横方向に付勢している。第１の解除ボタンと同様、第２の留具１０６を解除するために、第２の解除ボタン１１４が第２の本体４６内に摺動可能に配置されていてもよい。第２の解除ボタン１１４を単に押圧することによって、第２の留具１０６をラッチ位置からラッチ解除位置に摺動させるようになっているとよい。
【００３６】
第２の本体４６に固定された第２のカバープレート４８は、細長の長孔１１６（図６参照）を有している。この長孔１１６は、受入器１００内に挿入される第１の端と反対側の負荷バー８０の第２の端を受け入れるように、寸法決めされている。
【００３７】
使用中、負荷バー８０の第２の端は、負荷バー８０の他の開口が第２の留具１０６に係合されるまで、細長の長孔１１６内に挿入される。いったん負荷バー８０が第２の留具１０６に完全に係合されたならば、滅菌バリアアセンブリ２２及び第２の取付部分２６は、さらなる処置のために、第１の取付部分２４に略支持されることになる。従って、負荷バー８０、第１の留具８８，及び第２の留具１０６は、滅菌バリアアセンブリ２２及び第２の取付部分２６のための支持機構としても機能する。
【００３８】
図９に示されているように、与圧機構は、負荷バー８０に操作可能に連結された張力調整装置１１８をさらに備えている。張力調節装置１１８は、張力を負荷バー８０に加え、ボール２８が第１及び第２の複数の受部３０，３２，３４，３６、３８，４０内に着座するように、第１及び第２の取付部分２４，２６を与圧力によって一緒に締め付けることになる。
【００３９】
図１２及び図１３を参照すると、張力調整装置１１８は、第２の留具１０６を第１の留具８８に対して移動させることによって、張力を負荷バー８０に加えるようになっている。第２の留具１０６は、第２の本体４６内においてラッチ解除位置とラッチ位置との間で摺動可能になっているが、第２の本体４６内において、枢動シャフト１２０を中心として枢動可能に支持されている。枢動シャフト１２０は、第２の本体４６内において１対の支持孔１２２，１２４内に配置されている。第２の留具１０６は、枢動シャフト１２０を受け入れるための枢動孔１２６（図１４参照）を画定している。その結果、第２の留具１０６は、枢動シャフト１２０を中心として枢動することができる。
【００４０】
張力調整装置１１８は、カムシャフト１２８を備えている。カムシャフト１２８は、張力付与位置と非張力付与位置との間で回転可能である。カムシャフト１２８は、第２の本体４６内において１対の支持孔１３０，１３２内に回転可能に支持されている。カムシャフト１２８は、ブッシュ１３８によって支持孔１３０，１３２内に回転可能に支持された第１及び第２の円筒状シャフト区域１３４，１３６を有している。
【００４１】
カムシャフト１２８は、第１及び第２のシャフト区域１３４，１３５間にカム区域１４０（図９及び図１５参照）を備えている。カム区域１４０は、第１及び第２のシャフト区域１３４，１３６から位置ずれしている。カム区域１４０は、第２の留具１０６（図１４参照）内に画定されたカム通路１４２内に配置されている。カム通路１４２は、矩形状であり、第２の留具１０６の一端の近くにおいて第２の留具１０６を貫通しており、枢動孔１２６は、反対側の端の近くにおいて第２の留具１０６を貫通している。カムシャフト１２８が張力付与位置に向かって回転を始めると、カム区域１４０がカム通路１４２を画定する内面１４４に接触する。カムシャフト１２９のさらなる回転が、内面１４４に対してカム区域１４０による付加的なカム作用をもたらし、第２の留具１０６を枢動シャフト１２０を中心として枢動させ、これによって、張力が負荷バー８０に加えられることになる。
【００４２】
張力調整装置１１８は、レバー取付部１４８を介してカムシャフト１２８に回転可能に固定されたレバー１４６も備えている。レバー取付部１４８は、レバー１４６の作動がカムシャフト１２８の回転をもたらすように、レバー１４６内の（図示されない）空洞の形状に一致する幾何学的形状を有している。カムシャフト１２８は、非張力付与位置と張力付与位置との間で移動するために少なくとも９０°回転するようになっている。勿論、それらの間の他の位置において、所望の与圧力を加えるのに適切な張力が負荷バー８０に加えられるようになっていてもよい。
【００４３】
カムシャフト１２８が所望の位置、例えば、張力付与位置に配置されたとき、レバー１４６が係止される。張力付与位置において、与張力が負荷バー８０に加えられる。与圧力を加えた後にレバー１４６を係止することによって、ロボットアームＲ及びエンドエフェクタＥＥの使用中、運動学的連結を維持するための与圧力が連続的に加えられることになる。与圧機構８６は、バリアに孔を開けることなく、与圧力を滅菌バリアアセンブリ２２を横切って伝達することになる。
【００４４】
張力調整装置１１８が与圧を負荷バー８０に加えると、皿バネ１５０が、与圧力と等しい圧縮力を負荷バー８０を加える。皿バネ１５０は、２つのバネシム１５２間に配置されている。皿バネ１５０は、留具ガイド９０、受入器１００、及び第１の留具８８を第１の本体４２の後壁１５４に向かって付勢するものである。皿バネ１５０は、負荷バー８０が第１の留具８８に係留されていることによって、負荷バー８０を付勢することになる。
【００４５】
ボール２８が第１及び第２の複数の受部３０，３２，３４，３６，３８，４０内において真っ直ぐに並び、与圧力が加えられたとき、インターフェイス６０のいくらかの伸張及び／又は屈曲がボール２８間に生じ、これによって、特に第２の複数の受部３６，３８，４０が（３つの接触点においてボール２８の各々に係合する）円錐形状を有しているとき、ボール２８が受部３０，３２，３４，３８，４０内に適切に着座する。この伸張及び／又は屈曲は、バリア性を損なうことなく、生じる。従って、ボール２８は、与圧時に受部３０，３２，３４，３６，３８，４０内に移動することができる。インターフェイス６０のこれらの特性は、製造公差を考慮している。換言すれば、インターフェイス６０は、ボール２８との接触又は封止、例えば、成形中に生じたボール２８との接触又は封止を損なうことなく、伸張及び／又は屈曲することができる。
【００４６】
いったん着座したならば、ボール２８の位置は、第１及び第２の複数の受部３０，３２，３４，３６，３８，４０に対して固定される。その結果、第１及び第２の取付部分２４，２６は、滅菌バリアアセンブリ２２に孔を開けることなく、運動学的に一緒に連結されることなる。運動学的な連結によって、エンドエフェクタＥＥをロボットアームＲから容易に取り外し、同一位置においてロボットアームＲに再接合させることが可能になる。また、運動学的な連結によって、エンドエフェクタＥＥを、同様の取付部分を有する別のエンドエフェクタがロボットアームＲに運動学的に連結可能となるように、ロボットアームＲから、容易に取り外すことが可能になる。
【００４７】
図１６は、滅菌バリアアセンブリ２２を通して施された電力接続部及び／又は他の信号接続部を示している。これらの接続部は、ピン７８を用いている。これらのピン７８は、第１及び第２の取付部分２４，２６に取り付けられた電気コネクタを電気的に相互接続するものである。
【００４８】
図５、図６、及び図１６に示されている実施形態では、第１の取付部分２４は、第１の電気コネクタベース１５６を備えている。第１の電気コネクタベース１５６は、第１の本体４２内に画定された連通空洞１５８内に固定されている。第１のカバープレート４４は、連通空洞１５８内に開口１６０を画定している。電線を第１の電気コネクタベース１５６から引き出す電線路１６２も、第１の本体４２内に画定されている。複数のポゴピンコネクタ１６４、例えば、バネ懸架式電気コネクタが、第１の電気コネクタベース１５６によって移動可能に支持されている。
【００４９】
第２の取付部分２６は、第２の電気コネクタベース１６６を備えている。第２の電気コネクタベース１６６は、第２のカバープレート４８の開口１６８内に固定されている。複数の受電端子１７０が、第２の電気コネクタベース１６６によって支持されている。第１及び第２の取付部分２４，２６が運動学的に一緒に連結され、かつ与圧されたとき、受電端子１７０は、インターフェイス６０のピン７８を受け入れることになる。同様に、ポゴピンコネクタ１６４もインターフェイス６０のピン７８に接触し、これによって、電力又は他の電気信号が、ピン７８を通って流れることになる。従って、電力、通信信号、又は他の信号は、ロボットアームＲからエンドエフェクタＥＥに及びその逆に流れることができる。
【００５０】
図１７〜図３２を参照すると、滅菌バリアアセンブリ２２２を用いて第１及び第２の外科用構成部品（例えば、ロボットアームＲ及びエンドエフェクタＥＥ）を運動学的に連結するための代替的な取付システム２２０が示されている。
【００５１】
この実施形態では、ロボットアームＲは、第１の取付部分２２４を備えており、エンドエフェクタＥＥは、第２の取付部分２２６を備えている。滅菌バリアアセンブリ２２２は、手術中、ロボットアームＲとエンドエフェクタＥＥとの間にバリアをもたらすために、第１及び第２の取付部分２２４，２２６間に配置される。
【００５２】
図１８及び図１９を参照すると、第１及び第２の取付部分２２４，２２６を運動学的に連結するために、複数の運動学的連結具が用いられている。この実施形態では、運動学的連結具は、球状ボール２２８である。ボール２２８は、第１及び第２の複数の受部２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０内に着座している。受部２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０は、ボール２２８を受け入れるように寸法決めされ、かつ形付けられている。第１の取付部分２２４は、第１の本体２４２及び第１の本体２４２に固定された第１のカバープレート２４８を備えている。第１の複数の受部２３０，２３２，２３４は、第１の本体２４２内に固定されている。第２の取付部分２２６は、第２の本体２４６を備えている。第２の複数の受部２３６，２３８，２４０は、第２の本体２４６内に固定されている。
【００５３】
図２０を参照すると、第１の複数の受部２３０，２３２，２３４は、（円錐受部とも呼ばれる）円錐形状の接触面２５０を有する１つの受部２３０を備えている。他の受部２３２は、（Ｖ溝受部とも呼ばれる）Ｖ字状溝によって与えられる１対の接触面２５２を有している。さらに他の受部２３４は、（平面受部とも呼ばれる）平面を備える接触面２５４を有している。Ｖ溝受部の接触面２５２又は平面受部の接触面２５４は、略平坦であてもよいし、又はボール２２８に対して単一の接点しかもたらさない凹みを有する凹面状であってもよい。いくつかの態様では、Ｖ溝受部の接触面２５２は、ゴシックアーチの形態にある。
【００５４】
第２の複数の受部２３６，２３８，２４０は、円錐形状の接触面２５６を有する３つの受部（すなわち、円錐受部）を備えている。３つのボール２２８は、図２０及び図２１に示されているように、真っ直ぐに並んだ１対の対応する受部間、すなわち、受部２３０，２３６間、受部２３２，２３８間、及び受部２３４，２４０間に捕捉されることになる。
【００５５】
受部２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０は、鋼又は他の適切な剛体材料から形成されているとよく、本体２４２，２４６に剛体的に接続された別の構成部品であってもよいし、又は本体２４２，２４６に一体化されていてもよい。受部２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０は、取付部分２２４，２２６に一体化されていてもよいし、又は種々の方法によって取付部分２２４，２２６に取り付けられていてもよい。
【００５６】
取付部分２２４，２２６が、それらの間に位置決めされた滅菌バリアアセンブリ２２２と略最終的な方位で一緒にされたとき、滅菌バリアアセンブリ２２２のボール２２８は、受部２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０内に自己着座する。第１の取付部分２２４の円錐受部、Ｖ溝受部、及び平面受部は、それぞれ、３つの自由度、２つの自由度、及び１つの自由度を排除することになる。従って、６つの自由度が正確に拘束されることになる。他の実施形態では、以下にさらに説明するように、第１の取付部分２２４の第１の複数の受部２３０，２３２，２３４の各々は、ボール２２８に対する２つの接触点を介して、２つの自由度を排除するようになっていてもよい。これらの場合のいずれにおいても、正確に６つの接触点、例えば、各自由度に対する１つの接触点を介して、６つの自由度が正確に拘束されることになる。
【００５７】
図２２〜図２６を参照すると、滅菌バリアアセンブリ２２２は、保護カバー２５８を備えている。保護カバー２５８は、インターフェイス２６０及びインターフェイス２６０に取り付けられたドレープ２６２を備えている。ドレープ２６２は、内面及び外面を有している。内面は、手術中、ロボットアームＲに隣接して配置される。この実施形態では、ドレープ２６２は、ロボットアームＲを略包囲するように、ロボットアームＲに取り付けられる。ドレープ２６２は、ポリエチレン、ポリウレタン、及びポリカーボネートの少なくとも一種から形成されている。ドレープ２６２は、超音波溶接、テープ、接着剤等によって、インターフェイス２６０に取り付けられるとよい。ドレープ２６２は、どのような孔も存在しないように又はどのような孔も封止されるように、すなわち、ドレープがインターフェイス２６０に連続的なバリアを形成するように、インターフェイス２６０に取付けられるようになっている。ドレープ６２は、他の構成部品を良好に示すために、図１７〜図１９及び図２４〜図２７に示されていない。
【００５８】
図２５及び図２６を参照すると、図示されている実施形態において、インターフェイス２６０は、アルミニウム又はステンレス鋼のような剛体材料から形成されたラッチブラケット２６３を備えている。ラッチブラケット２６３は、周辺を有する主壁２６４（図２６参照）及び主壁２６４から延在する内壁２６６を備えている。内壁２６６は、主壁２６４と略直交しているとよい。ラッチブラケット２６３は、主壁２６４から内壁２６６と反対の方向に延在する１対のラッチ２６５（図２３参照）を備えている。ラッチ２６５は、ラッチフックの形態にあるとよい。ラッチ２６５は、以下に説明するように、第１の取付部分２２４の第１の留具２８８に相互作用し、かつ係合するようになっている。
【００５９】
インターフェイス２６０は、周辺リップ２７１を有するカバー２６９をさらに備えている。カバー２６９は、射出成形プラスチックから形成されているとよい。周囲リップ２７１は、カバー２６９がラッチブラケット２６３に固定されるように、主壁２６４にスナップ嵌合されている。固定されたとき、カバー２６９は、ラッチブラケット２６３の内壁２６６を包囲する外壁２７３を構成することになる。カバー２６９は、壁２７５も備えている。壁２７５は、外壁２７３の基部から周囲リップ２７１に延在している。スナップ嵌合による接続に加えて、壁２７５とラッチブラケット２６３の主壁２６４との間の接着によって、カバー２６９がラッチブラケット２６３に固定されるとよい。バリア性をさらに高めるために、（図示されない）シールが、主壁２６４の縁と周辺リップ２７１の内縁との間に配置されてもよい。
【００６０】
周辺リップ２７１は、取付溝２７７を画定しており、該取付溝内において、ドレープ２６２がインターフェイス２６０に取り付けられるようになっている。取付溝２７７は、例えば、ドレープ２６２の弾性バンド、ドレープ２６２のためのテープ、ドレープ２６２のスナップリング等を受け入れるようになっているとよい。
【００６１】
インターフェイス２６０は、該インターフェイス内に一体化されたボール２２８を備えている。この実施形態では、ボール２２８は、ラッチブラケット２６３の主壁２６４に画定されたボール開口内に配置されている。ボール開口は、ボール２２８の各々の一部が主壁２６４の両側に突出するように、寸法決めされている。主壁２６４は、ボール開口の各々内にストッパ２７９を備えている。図示されている実施形態では、ストッパ２７９は、主壁２６４の半径方向内向きテーパ面である。このテーパ面は、ボール２２８が主壁２６４を完全に通過しないように、ボール２２８の直径よりもいくらか小さい直径を有する開口を画定している（図１８参照）。
【００６２】
組立中、ボール２２８が主壁２６４のボール開口内に落下する。ストッパ２７９によって、該ボール２２８は、ボール開口を完全に通過せず、該ボール２２８の一部が主壁２６４を超えて突出する。次いで、ボール２２８をボール開口内の適所に保持するために、カバー２６９がラッチブラケット２６３にスナップ嵌合される。カバー２６９の壁２７５は、複数の補助的なボール開口２６７を画定している。補助的なボール開口２６７は、ボール２２８の直径よりもいくらか小さく寸法決めされており、主壁２６４のボール開口と真っ直ぐに並んでいる。その結果、ボール２２８は、壁２７５と主壁２６４との間に配置されながら壁２７５を超えて突出することができる。
【００６３】
主壁２６４は、ボール開口をさらに画定する複数の皿孔２８４を有している。皿孔２８４は、ボール２２８の各々よりもいくらか大きい直径を有し、ボール２２８がボール開口内に着座可能となるように、寸法決めされている。また、皿孔２８４は、主壁２６４に対してボール２２８の周辺を密封するためにＯ−リングのようなシール２８１が皿孔２８４内に配置されるように、寸法決めされている。図示されているように、２つのシール２８１が、皿孔２８４の各々内に配置されている（図１８も参照）。シール２８１は、シール２８１を覆って配置される壁２７５によって、適所に保持されている。壁２７５は、バリア性をさらに高めるために、シール２８１の各対の１つに係合している。
【００６４】
シール２８１は、ボール２２８がボール開口内においていくらか横方向に移動することができるように、例えば、ボール開口内においてボール２２８の横方向移動が拘束されないように、弾性的である。その結果、ボール２２８間の距離が調整可能、例えば、増減可能であり、これによって、特に第２の複数の受部２３６，２３８，２４０の各々が互いに対して剛体的に固定される円錐形状を有するとき、ボール２２８が受部２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０内に適切に着座することになる。ボール２２８を横方向に調整させる能力によって、ボール２２８は、円錐受部内にきちんと嵌合し、これによって、ボール２２８に対する３点の接触点をもたらすことができる。
【００６５】
前述のように、ボール２２８は、第１及び第２の取付部分２２４，２２６を運動学的に連結するために、第１及び第２の複数の受部２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０内に受け入れられるように配置されている。ボール２２８は、インターフェイス２６０を通って汚染物質が移動する可能性を低減させるためにバリアが主壁２６４とボール２２８との間で保持されるように、配置されている。従って、ドレープ２６２及びインターフェイス２６０は、ロボットアームＲから滅菌分野Ｓへの汚染物質の移動に対して連続的なバリアをもたらすことができる。
【００６６】
この実施形態では、ボール２２８は、研磨された耐食表面を有しており、これによって、一定の負荷時に取付部分２２４，２２６の位置決めにおける１μｍ以下の繰返し性を達成することができる。ボール２２８は、セラミック、ステンレス鋼、又は他の適切な材料から形成されているとよい。ボール２２８は，炭化珪素又は炭化タングステンから形成されているとよい。ボール２２８は、極めて厳格な公差、例えば、１インチの５千万分の１未満の公差で正確に機械加工されているとよい。
【００６７】
インターフェイス２６０は、図２４に示されているように、カバー２６９に埋設された複数の電気端子を備えている。この実施形態では、電気端子は、インターフェイス２６０のカバー２６９内にインサート成形されているとよいピン２７８である。ピン２７８は、カバー２６９のコネクタ部分２７４内に配置されている。コネクタ部分２７４は、ラッチブラケット２６３の開口２７６を部分的に貫通している。コネクタ部分２７４は、汚染物質がインターフェイス２６０を通って移動する可能性を低減させるために、開口２７６内に圧入されているとよい。コネクタ部分２７４及び主壁２６４に対して開口２７６を密封するために、（図示されない）周辺シールが開口２７６内に設けられていてもよく、これによって、汚染物質がインターフェイス２６０を通って移動する可能性をさらに低減させることができる。ピン２７８は、滅菌バリアアセンブル２２２を横切って電力／電気信号を伝達することになる。
【００６８】
図１８〜図２０を参照すると、第１の取付部分２２４は、第１の留具２８８を備えている。この実施形態では、第１の留具２８８は、摺動留具プレートである。第１の留具２８８は、１対の離間した開口２８９を画定している（図２０）。第１の留具２８８は、第１の本体２４２内に摺動可能に配置されている。第１の本体２４２は、前壁２８５を備えている。カバープレート２９３が、留具ガイド凹部２８７を画定するように、前壁２８５に取り付けられている。第１の留具２８８は、留具ガイド凹部２８７内において摺動するようになっている。
【００６９】
１つ又は複数の圧縮バネ２９１が、第１の留具２８８の上縁が留具ガイド凹部２８７を画定する前壁２８５の下向き縁に接触するように、第１の留具２８８を上方に付勢している。圧縮バネ２９１は、第１の留具２８８の下縁と留具ガイド凹部２８７を画定する前壁２８５の反対側の上向き縁との間で作用する。
【００７０】
前壁２８５は、ラッチ開口２９５も画定しており、該ラッチ開口２９５を通して、ラッチ２６５が第１の留具２８８に係合可能になっている。通常状態では、開口２８９は、図２０に示されているように、部分的ではあるが、ラッチ開口２９５と真っ直ぐに並んでいる。さらに、開口２８９の十分に大きな部分が、ラッチ２６５を第１の留具２８８に係合させるために、ラッチ開口２９５を通して露出している。
【００７１】
ラッチ２６５の各々はヘッド２９７を有している。ヘッド２９７は、開口２８９の露出部分内に嵌合するように寸法決めされた前面に向かってテーパが付されている。各ヘッド２９７の前面が開口２８９の露出部分内に移動し、かつ該露出部分を通過すると、ヘッド２９７のテーパ面が圧縮バネ２９１の付勢に対して第１の留具２８８を下方に押し下げ、最終的に、ヘッド２９７が開口２８９内に完全に移動する。いったんヘッド２９７が開口２８９内に完全に入ったならば、第１の留具２８８は、圧縮バネ２９１の付勢によって上方に摺動し、ヘッド２９７の各々に画定されたラッチ凹部２９９内に進入する。これによって、ラッチブラケット２６３、従って、滅菌バリアアセンブリ２２２の全体が、第１の本体２４２上に保持されることになる。
【００７２】
このラッチ／留具機構によって、インターフェイス２６０は、第１の本体２４２との間にどのような傾動も必要とすることなく、第１の本体２４２に係合することができる。換言すれば、インターフェイス２６０は、インターフェイス２６０の並進又は直線移動のみによって、第１の本体２４２に押圧係合することができる。これは、第１の本体２４２及び第２の本体２４６上の対応する電気コネクタ２５１，２５７へのピン２７８の係合をさらに容易にする。ラッチ２６５及び第１の留具２８８が逆になっていてもよいこと、又はラッチ２６５及び第１の留具２８８が留具２６５及び第１のラッチ２８８と呼ばれてもよいことを理解されたい。
【００７３】
アクチュエータ３０１を用いて、ラッチブラケット２６３を第１の本体から取り外すようになっている。アクチュエータ３０１は、第１の留具２８８に固定されている。この実施形態では、アクチュエータ３０１は、Ｕ字状に形作られている。このアクチュエータ３０１を下方に押圧し、第１の留具２８８を圧縮バネ２９１の付勢に対して下方に移動させ、これによって、ラッチ２６５のヘッド２９７を開口２８９及びラッチ開口２９５を通して引き出すようになっている。
【００７４】
図１９を参照すると、インターフェイス２６０が第１の本体２４２によって支持されたならば、第２の本体２４６をインターフェイス２６０に係合させることができる。ラッチフック２８３が、第２の本体２４６に固定された第２の留具３０６に容易に係合するように配置されている（ラッチフック２８３及び第２の留具３０６は、留具フック２８３及び第２のラッチ３０６と呼ばれてもよい）。ラッチフック２８３は、ラッチブラケット２６３によって枢動可能に支持されている。（図２６において部番が付されていない）トーションバネがラッチフック２８３を第２の留具３０６に係合させるように付勢している。
【００７５】
第２の留具３０６は、第２の本体２４６に固定されたＤ字状ロッドであり、ラッチフック２８３に係合するように形作られている。第２の本体２４６を単にインターフェイス２６０に押し込むことによって、ラッチフック２８３が第２の留具３０６に係合することになる。さらに具体的には、第２の本体２４６がインターフェイス２６０上に押し込まれると、第２の留具３０６は、ラッチフック２８３のテーパ面を押圧し、これによって、ラッチフック２８３をトーションバネの付勢に対して上方に枢動させるように付勢し、最終的に、図１９に示されているように、ラッチフック２８３の凹部が第２の留具３０６と真っ直ぐに並び、このとき、トーションバネがラッチフック２８３を第２の留具３０６に被さるように付勢する。ここで、取付システム２２０は、与圧されかつ使用される準備が整えられたことになる。この状態では、取付システム２２０は、与圧前にエンドエフェクタＥＥをロボットアームＲ上に支持する支持機構として機能している。
【００７６】
図２５〜図２７を参照すると、いったん取付部分２２４，２２６が略最終的な方位で一緒にされたならば、与圧機構２８６が取付部分２２４，２２６を一緒に適所に締め付けることになる。与圧要素が、インターフェイス２６０内に配置されている。この実施形態では、与圧要素は、細長の負荷部材２８０である。負荷部材２８０は、インターフェイス２６０内に移動可能に支持されている。負荷部材２８０は、第１及び第２の端を有している。負荷部材２８０は、ステンレス鋼、ケブラー複合材料、又は他の適切な剛体材料から形成されているとよい。負荷部材２８０は、一端の近くに開口２８２を画定し、他端に隣接してラッチフック２８３を画定している。
【００７７】
与圧力が荷部材２８０に加えられる。この与圧力は、運動学的な連結及び附随する特性が維持されるように、運動学的連結を介して加えられる予想負荷よりも大きくなっている。
【００７８】
負荷部材２８０は、ラッチブラケット２６３によって移動可能に支持されている。具体的には、負荷部材２８０は、ラッチブラケット２６３に対して無負荷位置から負荷位置に移動することができる。無負荷位置では、ラッチフック２８３は、第２の留具３０６に係合するように配置されている。負荷位置では、負荷部材２８０は、取付システム２２０に負荷を加えるために、ラッチブラケット２６３に向かって付勢される。
【００７９】
与圧機構２８６は、張力調整装置３１８（図２６）と張力調整装置３１８に連結されたバネカップ３０５とをさらに備えている。張力調整装置３１８は、互いに同心の１対の内側及び外側チューブ３０７，３０８内に取り付けられたカムシャフト３２８を備えている。チューブ２０７，３０９は、中空かつ円筒状である。チューブ３０７，３０９は、バネカップ３０５に対して並進しないように固定されており、これによって、チューブ３０７，３０９が並進すると、バネカップ３０５も並進する。
【００８０】
バネカップ３０５は、外側チューブ３０９を受け入れるように寸法決めされた第１のカップ開口３１１（図２５）を画定している。第１のカップ開口３１１の反対側において、バネカップ３０５は、外側チューブ３０９を受け入れるように寸法決めされたバネカップ皿孔３１５（図２５）を画定している。外側チューブ３０９は、第１のカップ開口３１１及びバネカップ皿孔３１５内に圧入されているとよい。従って、外側チューブ３０９は、バネカップ３０５に対して回転することができず、又は回転可能であるが、バネカップ３０５に対して並進しないように固定されていることになる。外側チューブ３０９は、負荷部材２８０の開口２８２を貫通している。
【００８１】
ラッチフック２８３は、バネカップ３０５の中心開口を超えて突出している。また、ラッチフック２８３は、第２の本体２４６の第２の留具３０６に達するように、外壁２７３の頂部の中心開口を超えて突出している。バネカップ３０５は、外壁２７３の頂部の中心開口を貫通することができないように、寸法決めされている。バネカップ３０５及び外壁２７３は、以下にさらに説明するように、ラッチフック２８３が解除された無負荷状態において互いに干渉しないように構成された面取り面を有している。
【００８２】
カムシャフト３２８は、ラッチブラケット２６３の内壁２６６によって回転可能に支持されている。内壁２６６は、１対の貫通孔３０１（図２６）を画定している。１対のブッシュ３３８が貫通孔３０１内に圧入されており、カムシャフト３２８の外側円筒区域３３４を回転可能に支持している。その結果、カムシャフト３２８は、張力付与位置と非張力付与位置との間でラッチブラケット２６３に対して回転することができる。カムシャフト３２８は、中央円筒区域３３６によって分離された１対のカム区域３４０を備えている。カム区域３４０は、内側チューブ３０７の内径よりもいくらか小さい外径を有している。カムシャフト３２８の円筒区域３３６は、カム区域３４０よりも小さい直径を有し、これによって、カムシャフト３２８が回転したときにカム作用をもたらすことになる。
【００８３】
内側及び外側チューブ３０７，３０８は、各々、貫通孔３０１間において内壁２６６の互いに向き合う区域の長さよりも短い長さを有している。その結果、内側及び外側チューブ３０７，３０９は、内壁２６６に対して並進することができる。カムシャフト３２８が回転されると、内側及び外側チューブ３０７，３０９が、カムシャフト３２８のカム作用によって、主壁２６４に向う方に及び主壁２６４から離れる方に移動することになる。この運動によって、いったんラッチフック２８３が第２の留具３０６に係合されたならば、負荷部材２８０に負荷を加えるのに必要な与圧がもたらされることになる。
【００８４】
張力調整装置３１８は、カムシャフト３２８に回転可能に固定されたレバー３４６も備えている。レバー３４６は、カムシャフト３２８のＤ字状部分を受け入れるためにＤ字状孔を有するボス３４８を備えており、これによって、レバー３４６が回転すると、カムシャフト３２８が回転する。レバー３４６をカムシャフト３２８に固定するために、（部番が付されていない）固定具が、カムシャフト３２８のネジ付き端に係合するようになっている、カムシャフト３２８は、無負荷位置と負荷位置との間で移動するために、少なくとも９０°回転する。勿論、それら間の他の位置において、所望の与圧力を加えるのに適切な張力が負荷バー２８０に加えられるようになっていてもよい。
【００８５】
レバー３４６は、カムシャフト３２８が所望の位置、例えば、負荷位置に配置されたときに係止されるとよい。負荷位置では、与張力が負荷部材２８０に加えられる。与圧力を加えた後、レバー３４６を係止することによって、与圧力がロボットアームＲ及びエンドエフェクタＥＥの使用中に連続的に加えられ、運動学的連結を維持する。与圧機構２８６は、バリアに孔を開けることなく、与圧力を滅菌バリアアセンブリ２２２を横切って伝達することになる。
【００８６】
張力調整機構３１８は、円錐皿バネ３５０、例えば、ベルビルバネを介して与圧力を負荷部材２８０を加えるようになっている。皿バネ３５０は、与圧力と等しい力を負荷部材２８０に加える。皿バネ３５０は、負荷部材２８０のバネカップ３０５と肩３１７との間に作用する。具体的には、レバー３４６が回転すると、カムシャフト３２８が回転し、カム区域３４０が内側及び外側チューブ３０７，３０９、従って、バネカップ３０５を（ここでは、第２の留具３０６に係合している）ラッチフック２８３から離れる方に移動させる。また、内側及び外側チューブ３０７，３０９は、このような移動に適合するために細長くなっている開口２８２内の移動によって、負荷部材２８０に対しても移動することできる。負荷部材２８０に対するバネカップ３０５の移動が皿バネ３５０を圧縮し、与圧力を肩３１７を介して負荷部材２８０に加えることになる。
【００８７】
ボール２２８が第１及び第２の複数の受部２３０，２３２，２３４，２３６，２３８、２４０と真っ直ぐに並んでいるので、いったん与圧力が加えられたならば、ボール２２８は、受部２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０内に着座することになる。いったん着座したならば、ボール２２８の位置は、固定され、第１及び第２の複数の受部２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０の位置も、互いに対して固定される。その結果、第１及び第２の取付部分２２４，２２６は、滅菌バリアアセンブリ２２２に孔を開けることなく、運動学的に互いに連結されることになる。
【００８８】
ラッチフック２８３の解除は、ラッチフック２８３を第２の留具３０６から上方に付勢することによって容易に行なうことができる。これは、無負荷位置にあるとき、レバー３４６をさらに反時計方向に回転させることによって達成される。この運動によって、カムシャフト３２８をバネカップ３０５内に画定された第２のカップ開口３１３と相互作用させ、バネカップ３０５及びラッチフック２８３を摺動させ、これによって、ラッチフック２８３を第２の留具３０６から取り外すことができる。
【００８９】
第２のカップ開口３１３は、外側チューブ３０９よりも小さいが、カムシャフト３２８の偏心部分３２５を収容するのに十分大きくなっている。第２のカップ開口３１３は、図２６Ａに示されているように偏心形状を有しており、無負荷位置において偏心部分３２５が図２６Ａに実線で示されている位置に配置されるように寸法決めされている。この位置から偏心部分３２５がレバー３４６を介して反時計方向にさらに回転すると、偏心部分３２５が、バネカップ３０５に係合し、バネカップの枢動をもたらすことになる。さらに具体的には、（図２６Ａに示されているように）第２のカップ開口３１３の寸法を考慮すると、偏心部分３２５がさらに反時計方向に回転しないように拘束されているので、レバー３４６のさらなる反時計方向運動がバネカップ３０５を外壁２７３に対して枢動させ、これによって、ラッチフック２８３を第２の留具３０６から上方に移動させる。負荷位置では、偏心部分３２５は、図２６Ａにおいて点線によって示されている位置に配置されることになる。
【００９０】
図１９は、滅菌バリアアセンブリ２２２を通して施された電力接続部及び／又は他の信号接続部を示している。これらの接続部は、インターフェイス内に埋設されたピン２７８を用いている。これらのピン２７８は、第１及び第２の取付部分２２４，２２６に取り付けられた電気コネクタ２５１，２５７を電気的に相互接続することになる。
【００９１】
この実施形態では、第１の取付部分２２４は第１の電気コネクタ２５１を備えている。第１の電気コネクタ２５１は、第１の本体２４２に対してフロート配置させることができる。第２の取付部分２２６は第２の電気コネクタ２５７を備えている。また、第２の電気コネクタ２５７は、第２の本体２４６に対してフロート配置されている。第１及び第２の取付部分２２４，２２６が運動学的に互い連結され、かつ与圧されたとき、電気コネクタ２５１，２５７は、電力信号又は他の電気信号がピン２７８を通って流れることができるように、ピン２７８を受け入れるようになっている。従って、電力信号、通信信号、又は他の信号がロボットアームＲからエンドエフェクタＥＥに及びその逆に伝達可能になる。
【００９２】
図３２は、最初、滅菌バリアアセンブリ２２２を（ロボットアームＲに固定された）第１の取付部分２２４に取り付けるステップと、次いで、（エンドエフェクタＥＥ内に一体化された点線で示されている）第２の取付部分２２６を滅菌バリアアセンブリ２２２に取り付けるステップと、次いで、レバー３４６を下方に枢動させ、取付システム２２０に負荷を加え、第１の取付部分２２４と第２の取付部分２２６との間の位置決めを維持するのを必要な与圧力を加えるステップとを示している。
【００９３】
図３３〜図４７を参照すると、滅菌バリアアセンブリ４２２を用いて第１及び第２の外科用構成部品（例えば、ロボットアームＲ及びエンドエフェクタＥＥ）を運動学的に連結するための他の代替的な取付システムが示されている。
【００９４】
図３３〜図３６を参照すると、先行する実施形態と同様、エンドエフェクタＥＥをロボットアームＲに運動学的に連結するために、複数の運動学的連結具が用いられている。この実施形態では、運動学的連結具は、球状ボール４２８である。ボール４２８は、第１及び第２の複数の受部４３２，４３８（１対の受部が図３６に示されている）内に着座するようになっている。受部４３２，４３８は、前述したように、ボール４２８を受け入れるように寸法決めされ、かつ形作られている。第１の複数の受部４３２は、ロボットアームＲの第１の取付部分４２４に固定され、第２の複数の受部４３８は、エンドエフェクタＥＥの第２の取付部分４２６に固定されている。
【００９５】
第１の複数の受部４３２は、３つの受部（１つのみが図３６に示されている）を含んでいる。第１の複数の受部４３２の各々は、（Ｖ溝受部とも呼ばれる）Ｖ字状溝又はゴシックアーチによって与えられる１対の接触面４５２を有している。第２の複数の受部４３８は、３つの受部（１つのみが図３６に示されている）を含んでいる。第２の複数の受部の各々は、円錐形状の接触面４５６を有している（すなわち、円錐受部である）。３つのボール４２８は、真っ直ぐに並ぶ対応する１対の受部４３２，４３８間に捕捉されている。
【００９６】
ロボットアームＲとエンドエフェクタＥＥの取付部分４２４，４２６とがそれらの間に位置決めされた滅菌バリアアセンブリ４２２と略最終的な方位で一緒にされたとき、滅菌バリアアセンブリ４２２のボール４２８は、受部４３２，４３８内に自己着座し、これによって、先行する実施形態に記載されているように、６つの自由度が正確に拘束されることになる。
【００９７】
滅菌バリアアセンブリ４２２は保護カバー４５８を備えている。保護カバー４５８は、インターフェイス４６０及び該インターフェイス４６０に取り付けられたドレープ４６２を備えている。ドレープ４６２は、内面及び外面を有している。内面は、手術中にロボットアームＲに隣接して配置される。ドレープ４６２は、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、又は他の適切な材料の少なくとも一種から形成されている。ドレープ４６２は、超音波溶接、テープ、接着剤等によってインターフェイス４６０に直接取り付けられているとよい。
【００９８】
図示されている実施形態では、ドレープ４６２は、インターフェイス４６０に係合するリング４６８を備えている。リング４６８は、開口を画定している。図示されている実施形態では、リング４６８は、スナップリングである。ドレープ４６２のたるんだ部分が、開口を包囲するように、超音波溶接、テープ、接着剤等によってスナップリング４６８に取り付けられるようになっている。（たるんだ部分が取り付けられている）スナップリング４６８は、ロボットアームＲをドレープによって包囲するとき、インターフェイス４６０がロボットアームＲの第１の取付部分４２４に取り付けられる前に、インターフェイス４６０に最初にスナップ嵌合される。インターフェイス４６０は、スナップリング４６８の開口内に嵌合される。いったんスナップリング４６８がインターフェイス４６０にスナップ嵌合されたならば、インターフェイス４６０が、ロボットアームＲの第１の取付部分４２４に取り付けられる。ドレープ４６２は、どのような孔も存在しないか又はどのような孔も封止されるように、すなわち、ドレープ４６２がスナップリング４６８又は他の同様の取付機構によってインターフェイス４５０に対して連続的なバリアを形成するように、インターフェイス４６０に取り付けられる。ドレープ４６２は、いくつかの図面において、他の構成部品を良好に示すために示されていない。
【００９９】
図３６及び図３７を参照すると、図示されている実施形態では、インターフェイス４６０は、カバー４６９に固定されたバックプレートアセンブリ４５９を備えている。バックプレートアセンブリ４５９は、２つの別々の構成要素、すなわち、カバー４６９に固定具によって取り付けられたバックリングプレート４６１、及びバックリングプレート４６１とカバー４６９との間に捕捉されたバックカバープレート４６７から形成されている。
【０１００】
図３８及び図３９を参照すると、インターフェイス４６０はラッチアセンブリ４６３をさらに備えている。ラッチアセンブリ４６３は、互いに離間した内壁４６６を有するラッチブラケット４６４を備えている。１対のラッチ４６５が、互いに離間した内壁４６６によってラッチブラケット４６４内に画定された移動通路内に保持されている。
【０１０１】
バックカバープレート４６７は、（固定具を介して）、ラッチブラケット４６４に固定され、かつラッチブラケット４６４から離間し、ラッチ４６５に対する移動通路をさらに画定している。ラッチ４６５の各々は移動通路に捕捉されている。１対の付勢部材Ｂ、例えば、バネがラッチ４６５を互いに向かって付勢している。付勢部材Ｂは、内壁４６６とラッチ４６５との間で作用するようになっている。この実施形態では、ラッチ４６５は、以下に説明するように、第１の取付部分４２４の第１の留具４８８に係合する円弧状凹部（図４６参照）を有するラッチプレートの形態にある。
【０１０２】
カバー４６９は、周辺リップ４７１を有している。カバー４６９は、射出成形プラスチック又は金属から形成されているとよい。周辺リップ４７１は、バックプレートアセンブリ４５９の周りに固定されている。カバー４６９は、外壁４７３及び壁４７５を備えている。壁４７５は、外壁４７３の基部から周辺リップ４７１に延在している。バリア性をさらに高めるために、（図示されない）シールが、カバー４６９とバックプレートアセンブリ４５９との間に配置されているとよい。
【０１０３】
インターフェイス４６０は、該インターフェイス内に一体化されたボール４２８を備えている。この実施形態では、ボール４２８は、カバー４６９及びバックリングプレート４６１内に画定されたボール開口内に配置されている。ボール開口は、ボール４２８の各々の一部がバックリングプレート４６１及びカバー４６９の壁４７５から突出し、受部４３２，４３８に係合するように、寸法決めされている。Ｘ字状断面のシールが、ボール４２８をボール開口内に保持し、ボール開口内におけるボール４２８の横方向移動を可能にしながら、ボール４２８の周りに滅菌バリアをもたらすようになっている。
【０１０４】
前述したように、ボール４２８は、取付部分４２４，４２６を運動学的に連結するために、受部４３２，４３８内に受け入れられるように配置されている。ボール４２８は、汚染物質がインターフェイス４６０を通って移動する可能性を低減させるようにバリアがバックリングプレート４６１とボール４２８との間で保持されるように、配置されている。従って、ドレープ４６２及びインターフェイス４６０は、ロボットアームＲから滅菌分野Ｓへの汚染物資の移動に対して連続的なバリアをもたらすことになる。
【０１０５】
この実施形態では、ボール４２８は、研磨された耐食表面を有しており、これによって、一定の負荷時に取付部分４２４，４２６の位置決めにおける１μｍ以下の繰返し性を達成することができる。ボール４２８は、セラミック、ステンレス鋼、又は他の適切な材料から成形されているとよい。ボール４２８は，炭化珪素又は炭化タングステンから形成されているとよい。ボール４２８は、極めて厳格な公差、例えば、１インチの５千万分の１未満の公差で正確に機械加工されているとよい。
【０１０６】
第１の取付部分４２４は、第１の留具４８８を備えている。この実施形態では、第１の留具４８８は、留具ポストである。留具ポストは、ヘッド４９７とヘッド４９７の近位側に位置する溝４９８とを有している。ラッチ４６５が、第１の留具４８８の溝４９８内に係合するようになっている。バックカバープレート４６７は、ラッチ開口４９５を画定しており、該ラッチ開口４９５を通して、ヘッド４９７がラッチ４６５に係合することができる。ヘッド４９７には、ラッチ４６５に係合するためのテーパが付されている。さらに具体的には、ヘッド４９７には、ラッチ４６５をそれらの通常の位置から拡げるようにテーパが付されている（図３８参照）。ヘッド４９７がラッチ４６５間に移動すると、ヘッド４９７のテーパ面が付勢部材Ｂの付勢に対してラッチ４６５を拡げ、最終的にヘッド４９７がラッチ４６５を通り越すことになる。いったんヘッド４９７がラッチ４６５を超えたならば、ラッチ４６５は、溝４９８内に摺動し、これによって、滅菌バリアアセンブリ４２２を第１の取付部分４２４に保持することになる。第１の対のラッチ４６５に対する第１の留具４８８の漸進的な係合が、図３８及び図３９に示されている。
【０１０７】
このラッチ／留具機構によって、インターフェイス４６０は、第１の取付部分４２４との間にどのような傾動も必要とすることなく、第１の取付部分４２４に係合することができる。換言すれば、インターフェイス４６０は、インターフェイス４６０の長手方向移動又は直線移動のみによって、第１の取付部分４２４に押圧係合することができる。
【０１０８】
図４０及び図４１を参照すると、インターフェイス４６０が第１の本体４４２によって支持された状態で、該インターフェイス４６０にエンドエフェクタＥＥを係合させることができる。第１の留具４８８と同様、第２の留具４８３は、第２の取付部分４２６に固定された第２の対のラッチ５０６に容易に係合するように、配置されている。第２の留具４８３及び第２の対のラッチ５０６の操作及び機能は、第１の留具４８８及び第１の対のラッチ４６５の操作及び機能と同様なので詳細に説明しないが、図４０及び図４１に漸進的に示されている。エンドエフェクタＥＥに取り付けられた第２の取付部分４２６を単にインターフェイス４６０に押し込むことによって、最終的に、図４１に示されているように、第２の留具４８３が第２の対のラッチ５０６に係合することになる。ここで、取付システムは、与圧されかつ使用される準備が整えられたことになる。この状態では、取付システムは、与圧前にエンドエフェクタＥＥをロボットアームＲ上に支持する支持機構として機能している。
【０１０９】
図３６及び図４２〜図４５を参照すると、いったん取付部分４２４，４２６が略最終方位で一緒にされたならば、与圧機構４８６が取付部分４２４，４２６を一緒に適所に締め付けることになる。与圧要素が、インターフェイス４６０内に配置されている。この実施形態では、与圧要素は、細長の負荷部材４８０である。負荷部材４８０は、インターフェイス４６０内に移動可能に支持されている。負荷部材４８０は、第１及び第２の端を有している。負荷部材４８０は、ステンレス鋼、ケブラー複合材料、又は他の適切な剛体材料から形成されているとよい。負荷部材４８０は、一端の近くにフランジ４８２を備えており、他端に隣接して第２の留具４８３を備えている。
【０１１０】
与圧力が負荷部材４８０に加えられる。この与圧力は、運動学的な連結及び付随する特性が維持されるように、運動学的連結を介して加えられる予想負荷よりも大きくなっている。
【０１１１】
負荷部材４８０は、カバー４６９とバックプレートアセンブリ４５９との間に移動可能に捕捉されている。具体的には、負荷部材４８０は、カバー４６９及びバックプレートアセンブリ４５９に対して無負荷位置と負荷位置との間で移動することができる。無負荷位置では、第２の留具４８３が第２の対のラッチ５０６に係合することができる。負荷位置では、負荷部材４８０が、バックプレートアセンブリ４５９に向かって付勢され、取付システムに負荷を加えるようになっている。
【０１１２】
ガイドブロック４５５が、カバープレート４５３及びラッチブラケット４６４を相互接続している。さらに具体的に、ガイドブロック４５５は、孔を画定しており、固定具が該孔を貫通し、ラッチブラケット４６４に係合している。ガイドブロック４５５は、カバープレート４５３をラッチブラケット４６４から離間させるように配置されている。その結果、内側空間がインターフェイス４６０内に設けられ、該内部空間内において負荷部材４８０が与圧中に移動可能になっている。
【０１１３】
与圧機構４８６は、バネプレート５０５と、負荷部材４８０のフランジ４８２とバネプレート５０５との間に配置されたベルビルバネのような円錐状皿バネ５５０と、をさらに備えている。バネプレート５０５は、負荷部材４８０を受け入れるように寸法決めされた第１の開口５１１（図４２参照）を画定している。皿バネ５５０は、負荷部材４８０を受け入れるように寸法決めされた第２の開口５１３を画定している。スナップリングが、バネプレート５０５及び皿バネ５５０を負荷部材４８０を固定している。
【０１１４】
与圧機構４８６は張力調整装置も備えている。張力調整装置は、作動時に、負荷部材４８０をバックプレートアセンブリ４５９に向かって付勢し、取付システムに負荷を加えるように、構成されている。張力調整装置は、カバー４６９に対して回転可能に支持されたカムシャフト５２８を備えている（図４４参照）。張力調整装置は、１対の（持上げ装置とも呼ばれる）張力調整部材５５１も備えている。張力調整部材５５１は、カバープレート４５３とバネプレート５０５との間に配置されている。カバープレート４５３は、固定具を介してラッチブラケット４６４に固定されている。
【０１１５】
カムシャフト５２８は、ガイドブロック４５５によって回転可能に支持されている。その結果、カムシャフト５２８は、張力付与位置及び非張力付与位置との間で回転することができる。カムシャフト５２８は、中央円筒区域５３６によって分離された１対のカム区域５４０を備えている。カムシャフト５２８の円筒区域５３６は、カム区域５４０よりも小さい直径を有している。カムシャフト５４０は、カムシャフト５２８が回転したときにカム作用を生じることになる。
【０１１６】
図４５に示されているように、（図示されている実施形態では２つの）張力調整部材５５１は、カムシャフト５２８に係合された第１の端及びバネプレート５０５に係合する第２の端を有している。第２の端は、バネプレート５０５の溝５５９内に着座する丸形状の係合区域５５７を有している。カムシャフト５２８が枢軸Ｐ１を中心として回転すると、張力調整部材５５１は、カバープレート４５３に当接しながら、枢軸Ｐ２を中心として枢動する。この作用によって、第２の端がバネプレート５０５内に枢動し、バネプレート５０５をカバープレート４５３から離れる方に付勢する。ラッチブラケット４６４に対するカバープレート４５３の剛性接続及びバックカバープレート４６７に対するラッチブラケット４６４の剛体接続に起因して、負荷部材４８０は、第１の留具４８８に向かって移動し、（従って、第２の留具４８３を第１の留具４８８の方に引き出し）、これによって、エンドエフェクタＥＥをロボットアームＲに適切に固定するのに必要な与圧をもたらすことになる。
【０１１７】
図４４及び図４５に示されているように、張力調整装置は、カムシャフト５２８に回転可能に固定されたレバー５４６も備えている。レバー５４６は、種々の係合形式、例えば、カムシャフト５２８のＤ字状部分を受け入れるＤ字状孔、レバー５４６の回転と共にカムシャフト５２８が回転するような幾何学的特徴部を有する連結具等を介して、カムシャフト５２８に回転可能に固定されているとよい。図示されている実施形態では、（部番が付されていない）固定具が、連結具を介してレバー５４６をカムシャフト５２８に固定している。カムシャフト５２８は、非負荷位置と負荷位置との間で移動するように少なくとも９０°回転するようになっている。勿論、それら間の他の位置において、所望の与圧力を加えるのに適切な張力が負荷バー４８０に加えられるようになっていてもよい。
【０１１８】
カムシャフト５２８が所望の位置、例えば、張力付与位置に配置されたとき、レバー５４６が係止されるとよい。張力付与位置では、与張力が負荷部材４８０に加えられる。与圧力を加えた後にレバー５４６を係止することによって、ロボットアームＲ及びエンドエフェクタＥＥの使用中、運動学的な連結を維持する与圧力が連続的に加えられることになる。与圧機構４８６は、バリアに孔を開けることなく、与圧力を滅菌バリアアセンブリ４２２を横切って伝達することになる。
【０１１９】
張力調整装置は、皿バネ５５０を通して与圧力を負荷部材４８０に加えるようになっている。皿バネ５５０は、与圧力と等しい力を負荷部材４８０に加える。皿バネ５５０は、バネプレート５０５と負荷部材４８０のフランジ５２８との間で作用する。具体的には、レバー５４６が回転すると、カムシャフト５２８が回転し、カム区域５４０が枢軸Ｐ２を中心として張力調整部材５５１を枢動させ、従って、バネプレート５０５が、（第２の対のラッチ５０６に係合している）第２の留具４８３から長手方向において離れる方に移動する。バネプレート５０５のこの移動が皿バネ５５０を圧縮し、与圧力をフランジ４８２を介して負荷部材４８０に加えることになる。
【０１２０】
ボール４２８が与圧前に受部４３２，４３８とすでに略真っ直ぐに並んでいるので、いったん与圧力が加えられたならば、ボール４２８が受部４３２，４３８内に着座する。いったん着座したならば、ボール４２８の位置が固定され、受部４３２，４３８の位置も互いに対して固定される。その結果、取付部分４２４，４２６は、滅菌バリアアセンブリ４２２に孔を開けることなく、運動学的に互いに連結されることになる。
【０１２１】
アクチュエータ、例えば、図４６に示されているプッシュボタンアクチュエータ５０１を用いて、ラッチ４６５，５０６を手動によって分離し、留具４８８，４８３をラッチ解除し、これによって、エンドエフェクタＥＥをインターフェイス４６０から取り外し、インターフェイス４６０をロボットアームＲから取り外すようになっていてもよい。以下、アクチュエータ５０１を用いて、第１の対のラッチ４６５を分離し、第１の留具４８８をラッチ解除する手順のみを図示し、詳細に説明する。
【０１２２】
図示されている実施形態では、アクチュエータ５０１は、解除フレーム５６１に固定されたプッシュボタン５６０を有している。解除フレーム５６１は、第１の対のラッチ４６５の各々に固定されたピン５６３に係合する傾斜した係合面５６２を有するように配置されている。ピン５６３は、ラッチ４６５から解除フレーム５６１の開口５６４内に延在している。開口５６４は、傾斜した係合面５６２によって部分的に画定されている。ピン５６３は、ラッチブラケット４６４（図４６参照）の両側に延在しており、これによって、ラッチ４６５は、ラッチブラケット４６４に沿って移動するように、ピン５６３を介して案内されることになる。
【０１２３】
通常の非作動状態では、付勢部材Ｂによって互いに付勢されたラッチ４６５によって、ピン５６３は、開口５６４の一端に着座し、かつ拘束されている。プッシュボタン５６０を押圧することによって、アクチュエータ５０１を作動させ、矢印Ａ１によって示されているように、解除フレーム５６１をラッチ４６５を超えて横方向に移動させることができる。解除フレーム５６１は、ラッチブラケット４６４のスライドポケット内に捕捉されているので、この横方向移動を余儀なく行なうことになる。解除フレーム５６１のこの横方向移動及び同様の横方向移動に対するラッチ４６５のピン５６３による拘束に起因して、傾斜面５６２は、ラッチ４６５の各々のピン５６３を互いに離れる方に付勢し、これらによって、矢印Ａ２によって示された方向においてラッチ４６５を付勢部材Ｂの付勢に対して分離させることになる。その結果、ラッチ４６５は、（図４６に示されていない）第１の留具４８８から離脱され、インターフェイス４６０を第１の取付部分４２４から取り外すことが可能になる。
【０１２４】
図３８〜図４１は、滅菌バリアアセンブリ４２２を通して施された電力接続部及び／又は他の信号接続部を示している。この実施形態では、インターフェイス４６０は、カバー４６９の中心に配置されたキャリア６００に埋設された複数の電気端子を備えている。この実施形態では、電気端子は、インターフェイス４６０のキャリア６００内にインサート成形されているとよいピン４７８である。ピン４７８は、電力／信号を滅菌バリアアセンブリ４２２を横切って伝達させる。これらのピン４７８は、取付部分４２４，４２６に取り付けられた電気コネクタ４５１，４５７を電気的に相互接続する。
【０１２５】
この実施形態では、第１の取付部分４２４は、第１の電気コネクタ４５１を備えている。第２の取付部分４２６は、第２の電気コネクタ４５７を備えている。取付部分４２４，４２６が互いに連結され、かつ与圧されたとき、電気コネクタ４５１，４５７は、ピン４７８を受け入れ、これによって、電力及び他の電気信号がピン４７８を通って流れることになる。従って、電力、通信信号、又は他の信号は、ロボットアームＲからエンドエフェクタＥＥに及びその逆に流れることができる。電気コネクタ４５１，４５７は、キー／チャンネル式インターフェイスを介してキャリア６００にキー結合されていてもよいし、又はどのような適切な特徴部によって適切に位置付けされていてもよい。
【０１２６】
図示されている実施形態では、キャリア６００は、フランジ６０２（図４３参照）と、ピン４７８を支持するためにフランジ６０２から延在する円筒体６０４と、を備えている。円筒体６０４は、負荷部材４８０の円筒通路内に嵌合するように寸法決めされている。波バネ６０６が、キャリア６００のフランジ６０２と負荷部材４８０のフランジ４８２との間に配置されている。波バネ６０６は、（負荷部材４８０の円筒通路内における円筒体６０４との間の摩擦係合に起因して生じる可能性がある）負荷部材４８０の無負荷位置への移動、具体的には、キャリア６００の移動を阻止することによって、電気コネクタ４５１，４５７に対するキャリア６００の位置を維持するのを助長することになる。また、波バネ６０６は、負荷部材４８０をその無負荷位置に戻してエンドエフェクタＥＥに係合させるのにも役立つことになる。さらに、波バネ６０６を用いることによって、張力調整部材５５１をカバープレート４５３の溝内及びバネプレート５０５の溝５５９内に保持することができる。
【０１２７】
図４７Ａ及び図４７Ｂを参照すると、インターフェイス４６０のバックリングプレート４６１は、インターフェイス４６０を第１の取付部分４２４に真っ直ぐに並べるための全体的な位置合せ特徴部をさらに備えている。   具体的には、第１の取付部分４２４は、該位置合せ特徴部を受け入れるための対応する嵌合特徴部を画定している。図示されている実施形態では、位置合せ特徴部は、ポスト７００，７０２を備えている。ポスト７００，７０２は、バックリングプレート４６１の後面から後方に延在し、第１の取付部分４２４の開口７０４，７０６に係合するようになっている。ポスト７００，７０２は、第１の対のポスト７００と、第１の対のポスト７００の反対側においてバックリングプレート４６１に配置された第２の対のポスト７０２と、を含んでいる。第１の対のポスト７００は、面内において真っ直ぐに並んでおり、第２の対のポスト７０２は、互いに傾斜しており、例えば、互いに位置ずれしている。また、第２の対のポスト７０２は、第１の対のポスト７００よりも幅が広くなっている。
【０１２８】
開口７０４，７０６は、第１の対のポスト７００を受け入れるように寸法決めされ、かつ形作られた第１の対の開口７０４と、第２の対のポスト７０２を受け入れるように寸法決めされ、かつ形作られた第２の対の開口７０６と、を含んでいる。これらの開口７０４，７０６は、例えば、全体的な位置決めを容易にするために、わずかな公差でそれぞれのポスト７００，７０２を受け入れるように寸法決めされ、かつ離間している。さらに、第２の対のポスト７０２は、第１の対の開口７０４内に嵌合することができないように寸法決めされており、第１の対のポスト７００は、第２の対の開口７０６内に嵌合することができないように寸法決めされている。ポスト７００，７０２及び開口７０４，７０６の離間／配置に起因して、インターフェイス４６０は、１つの方位においてのみ第１の取付部分４２４に全体的に嵌合可能である。また、この全体的な位置決めは、第１の留具４８８をラッチ４６５に完全に係合する前に、前述の電気接続部を真っ直ぐに並べるのにも役立つことになる。
【０１２９】
ボール２８，２２８，４２８がセラミックのような電気絶縁材料から作製されている場合、滅菌バリアアセンブリ２２，２２２，４２２を電気的安全要件を順守する必要がある電気絶縁物として用いることができる。
【０１３０】
もしボール２８，２２８，４２８が導体材料から作製されていたならば、これらのボールは、３つの電気接点又は３つの電気端子をもたらすことができる。このような場合、もし運動学的連結の接続特徴部が電気絶縁材料から作製されていたならば、滅菌バリアアセンブリ２２，２２２，４２２を電気絶縁物として用いることができる。
【０１３１】
ボール２８，２２８，４２８の１つ又は複数が、データを伝達するためにボール内に画定された光学的に透明な部分を有していてもよい。光学的に透明部分は、バリア性を保持するために透明なプラスチック材料又は他の材料によって充填された貫通孔から構成されているとよい。
【０１３２】
運動学的連結具は、他の実施形態では、球状及び／又は円筒状セグメントを有していてもよい。
【０１３３】
第１の取付部分２４，２２４，４２４は、ロボットアームＲのリンケージＬ１に剛体的に接続された別部分であってもよい。第２の取付部分２６，２２６，４２６は、エンドエフェクタＥＥのハンドピースＨに剛体的に接続された別部分であってもよい。他の実施形態では、第１の取付部分２４，２２４，４２４は、ロボットアームＲの１つ又は複数のリンケージに一体化されていてもよく、第２の取付部分２６，２２６，４２６は、エンドエフェクタＥＥのハンドピースに一体化されていてもよい。取付部分２４，２２４，４２４，２６，２２６，４２６は、焼入鋼、ステンレス鋼、又は他の適切な剛体材料から形成されているとよい。
【０１３４】
ロボットアームＲは、１つ又は複数の自由度、例えば、５自由度又は６自由度でエンドエフェクタＥＥを移動させるようになっているとよい。エンドエフェクタＥＥの例として、組織をミリング加工するための外科用工具、例えば、移植片を受け入れるための孔をミリング加工するためのミリングバーが挙げられる。
【０１３５】
第１及び第２の取付部分２４，２２４，４２４，２６，２２６，４２６を装備することができるロボットアーム及びエンドエフェクタの例は、２０１３年８月２日に「外科用器具を多重モードで制御することができる外科用マニピュレータ」の標題で出願された米国特許出願第１３／９５８，０７０号に記載されている。この文献は、参照することによってここに含まれるものとする。
【０１３６】
第１の複数の受部は、３つのＶ溝受部を含んでいてもよい。すなわち、３つのボール２８，２２８，４２８が、各ボール２８，２２８，４２８が２つの接触点においてＶ溝の２つの表面に接触するように、３つのＶ溝受部の３つのＶ字状溝内に自己芯出しされるようになっていてもよい。その結果、ボール２８，２２８，４２８は、６つの自自由度を拘束するように全部で６つの接触点で３つのＶ溝受部と接触することになる。すなわち、各Ｖ字状溝は、２つの自由度を拘束し、これによって、第１及び第２の取付部分間に全部で６つの自由度を確定的に配向することになる。次いで、第１及び第２の取付部分は、この位置において、前述したように与圧機構に締め付けられることになる。
【０１３７】
第１の複数の受部及び第２の複数の受部は、各々、３つのＶ溝状又はゴシックアーチ状受部を含み、これによって、第１の複数の受部と運動学的連結具との接触面間及び第２の複数の受部と運動学的連結部との接触面間に、正確に６つの接触点が形成されるようになっていてもよい。
【０１３８】
円錐受部は、周方向において互いに均等に離間して円錐角に近い角度で配置された平面を有する３つのブロックに置き換えることによって、簡素化されてもよい。この実施形態では、ボール２８，２２８，４２８は、円錐内に着座するのと全く同じように３つの平面内に着座するが、接触は、３つの平面に対する３つの接触点において生じることになる。
【０１３９】
第１の複数の受部及び／又は第２の複数の受部の１つ又は複数は、受部内のボールに磁気的に係合する磁石から構成されていてもよい。例えば、第１の複数の受部は、第２の取付部分が第１の取付部分に締め付けられるまで、ボールを第１の取付部分に保持する磁石から構成されていてもよい。同様に、運動学的連結のために一体化されている受部の接触面を有する第１の取付部分は、第２の取付部分が第１の取付部分に係合するまで、ボールを第１の取付部分の接触面に保持する磁石から構成されていてもよい。
【０１４０】
滅菌バリアアセンブリ２２，２２２，４２２は、廃棄可能であってもよい。他の実施形態では、インターフェイス６０，２６０，４６０は、独立した領域滅菌可能アセンブリを備えていてもよく、再使用可能になっていてもよい。この態様では、ドレープ６２，２６２，４６２のみが廃棄可能である。この場合、インターフェイス６０，２６０，４６０又は特徴部を封止する接着テープ、弾性シール、スナップリング、又はドレープ６２，２６２，４６２の機械的クランプ領域は、インターフェイス６０，２６０，４６０上に設けられ、ドレープ６２，２６２，４６２に対して封止/／クランプされるようになっているとよい。ボール２８，２２８，４２８を炭化珪素のようなセラミックから形成することによって、ボール２８，２２８，４２８の再使用に関連する摩耗の問題を最小限に抑えることができる。
【０１４１】
保護カバー５８，２５８，４５８は、インターフェイス６０，２６０，４６０と併用しないドレープ６２，２６２，４６２を備えていてもよい。この場合、ボール２８，２２８，４２８は、ドレープ６２，２６２，４６２の開口内に配置され、ドレープ６２，２６２，４６２がボール２８，２８８，４８８に封止されるとよい。換言すれば、ボール２８，２８８，４２８は、ドレープ６２，２６２，４６２内に直接一体化されることになる。この場合、ロボットアームＲは、第１の複数の受部３０，３２，３４，２３０，２３２，２３４，４３２をそれらが略水平面内にあるように位置決めするように、構成されているとよく、これによって、ボール２８，２２８，４２８は、第１の複数の受部３０，３２，３４，２３０，２３２，２３４，４３２内に配置され、滅菌バリアアセンブリが完全に設置されるまで重力によって保持されることになる。
【０１４２】
例えば、負荷バー８０を受入器１００の負荷バー長孔１０４に挿入した後、滅菌バリアアセンブリを最初に第１の取付部分に取り付けるとき、滅菌バリアアセンブリをさらに支持するために、追加的な弾性ストラップ又はバンジーコードがインターフェイスに取り付けられ、ポスト又は他の特徴部を第１の取付部分に取外し可能に係合させるように構成されていてもよい。
【０１４３】
以上の説明においていくつかの実施形態が検討されている。しかし、ここで検討された実施形態は、本発明を特定の形態に包括又は制限することを意図するものではない。用いられている専門用語は、制限するというよりもむしろ説明のための用語であることが意図されている。上記の示唆を考慮すれば、多くの修正及び変更が可能であり、本発明は、具体的に記載されている以外の態様によって実施されてもよい。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２６Ａ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【国際調査報告】
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2018512185.tif 000053