(57)【要約】  スレーブマニピュレータ（３）であって、アクチュエータ（２５）と、アクチュエータ（２５）に接続された押圧装置（５３）と、押圧装置（５３）上の接触力を検出するセンサ（７１、７２）と、位置検知システムと、無菌バリア（５５）と、センサに関する情報を受信してアクチュエータ（２５）を制御するように構成された少なくとも１つの制御ユニット（４）と、レーブマニピュレータ（３）によって操作され、スレーブマニピュレータに取り外し可能に取り付けられ、無菌バリア（５５）によってスレーブマニピュレータ（３）から分離された手術器具（７０）とを含むスレーブマニピュレータ（３）を含み、手術器具（７０）は、フレーム（５２）と、フレーム（５２）に対してジョイント（１４；１７）で関節接合するリンク（６；７；８；４３）と、リンク（６；７；８；４３）に固定された、腱近位部（２６）と腱遠位部（２７）を有する、アクチュエータ（２５）に接続された腱（１９）と、腱（１９）に牽引作用を及ぼすために、腱近位部（２６）と接触している伝達装置（５４）であって、伝達装置（５４）は、フレーム（５２）に対して単一の動作自由度を有するようにカップリング装置によって拘束される少なくとも１つの伝達装置（５４）と、伝達装置（５４）に取り付けられた弾性装置（５６）とをさらに含み、手術器具（７０）がスレーブマニピュレータに取り付けられるときはいつでも：押圧装置（５３）は、無菌バリア（５５）を介して伝達装置（５４）に押圧作用を伝達するために、伝達装置（５４）と離脱可能かつ選択的に接続し、センサ（７１、７２）は、押圧装置（５３）と伝達装置（５４）との間の接触力を検出し、弾性装置（５３）は、伝達装置（５４）を押圧装置（５３）から離れるように付勢し、腱（１９）に牽引作用を及ぼすロボット手術アセンブリ（１）。【選択図】図１０
2020516430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット手術アセンブリ（１）であって、
スレーブマニピュレータ（３）を含み、前記スレーブマニピュレータ（３）は、
アクチュエータ（２５）と、
前記アクチュエータ（２５）に接続された少なくとも１つの押圧装置（５３）と、
前記押圧装置（５３）上の接触力を検出する少なくとも１つのセンサ（７１、７２）と、
位置検知システムと、
無菌バリア（５５）と、
前記センサに関する情報を受信して前記アクチュエータ（２５）を制御するように構成された少なくとも１つの制御ユニット（４）と、
前記スレーブマニピュレータ（３）によって操作され、前記スレーブマニピュレータに取り外し可能に取り付けられ、前記無菌バリア（５５）によって前記スレーブマニピュレータ（３）から分離された手術器具（７０）と、
を含み、
前記手術器具（７０）は、
フレーム（５２）と、
前記フレーム（５２）に対してジョイント（１４；１７）で関節接続するリンク（６；７；８；４３）と、
前記リンク（６；７；８；４３）に固定され、腱近位部（２６）と腱遠位部（２７）とを有し、前記アクチュエータ（２５）に接続された腱（１９）と、
前記腱（１９）に牽引作用を及ぼすために、前記腱近位部（２６）と接触する少なくとも１つの伝達装置（５４）であって、前記フレーム（５２）に対して１動作自由度を有するようにカップリング装置（９３）によって拘束される少なくとも１つの伝達装置（５４）と、
前記器具フレーム（５２）と前記伝達装置（５４）との間に取り付けられた少なくとも１つの弾性装置（５６）と、
をさらに含み、
前記手術器具（７０）が前記スレーブマニピュレータに取り付けられるときはいつでも、
前記少なくとも１つの押圧装置（５３）は、前記伝達装置（５４）と離脱可能かつ選択的に接続し、前記無菌バリア（５５）を介して前記伝達装置（５４）に押圧作用を伝達し、
前記少なくとも１つのセンサ（７１、７２）は、前記押圧装置（５３）と前記伝達装置（５４）との間の接触力を検出し、
前記少なくとも１つの弾性装置（５３）は、前記腱（１９）に牽引作用を及ぼすように、前記少なくとも１つの伝達装置（５４）を前記押圧装置（５３）から離れるように付勢する、
ロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項２】
前記スレーブマニピュレータ（３）は、
拮抗押圧装置（１５３）として機能する少なくとも１つの第２の押圧装置（１５３）と、
前記拮抗押圧装置（１５３）に接続された少なくとも１つの第２のアクチュエータ（２５）と、
拮抗伝達装置（１５４）として機能する少なくとも１つの第２の伝達装置（１５４）と、
第２の力センサ（７２）と、
を含み、
前記手術器具（７０）は、拮抗腱（２０）として作用する少なくとも１つの第２の腱（２０）と、前記第２の伝達装置（１５４）に取り付けられた第２の弾性装置（１５６）とを含み、前記手術器具（７０）が前記スレーブマニピュレータ（３）に取り付けられるときはいつでも、前記拮抗押圧装置（１５３）は前記拮抗伝達装置（１５３）と離脱可能かつ選択的に接続して、前記無菌バリア（５５）を介して前記拮抗伝達装置（１５４）に押圧作用を伝達する、および／または、
前記第２のセンサ（７２）は、前記拮抗押圧装置（１５３）と前記拮抗伝達装置（１５４）との間の接触力を検出する、および／または、
前記拮抗弾性装置（１５６）は、前記拮抗腱（２０）に牽引作用を及ぼすように、前記拮抗伝達装置（１５４）を前記拮抗押圧装置（１５３）から離れるように付勢する、および／または、
前記腱（１９）および前記拮抗腱（２０）は、リンク（６；７；８；４３）に反対の動作を提供する、
請求項１に記載のロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項３】
前記押圧装置（５３）は、少なくとも１つの伝達装置（５４）と選択的に接続して、前記無菌バリアと前記伝達装置（５４）との間の片側係合の装置によって前記押圧作用（７５）を伝達する、
請求項１または２に記載のロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項４】
前記無菌バリア（５５）は、伸縮性無菌ドレープ（７７）を含み、前記押圧装置（５３）が前記伝達装置（５４）に接続して、前記押圧作用（７５）を伝達する場合、前記伸縮性無菌ドレープ（７７）の一部は、前記押圧装置（５３）と前記伝達装置（５４）との間に閉じ込められる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項５】
前記無菌バリア（５５）は、伸縮性無菌ドレープ（７７）と、前記ドレープ（７７）に取り付けられた無菌ドレープインサート（７３）とを含み、前記押圧装置（５３）は、前記伝達装置（５４）に接続して前記押圧作用（７５）を伝達する際に、前記無菌ドレープインサート（７３）は、前記押圧装置（５３）と前記伝達装置（５４）との間に閉じ込められる、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項６】
前記カップリング装置（９３）は、前記フレーム（５２）に対して、１直線動作自由度を有するように前記伝達装置（５４）のうちの１つを拘束し、および／または、
前記弾性装置（５６）は、アキシャルスプーリングを含む、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項７】
前記カップリング装置（９３）は、前記フレーム（５２）に対して１旋回動作自由度を有するように前記伝達装置（５４）を拘束する、および／または、
前記弾性装置（５６）は、トーションスプーリングを含む、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの伝達装置（５４）は、
カム面、
ボールベアリング、
前記フレーム（５２）に旋回可能に接続されたレバー（５４）、
プランジャ（５４）、
腱取付面、
のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項９】
前記弾性装置（５６）および／または前記カップリング装置（９３）は、前記フレーム（５２）から前記伝達装置（５４）まで延びる複数の屈曲要素（８９）を含む、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項１０】
前記伸縮性ドレープ（７７）は、前記伸縮性ドレープ（７７）の主面に実質的に直交する方向に１０ミリメートル以下の所定の変位で、手術器具（７０）の前記フレーム（５２）に対して伸縮可能および／または移動可能である、
請求項１〜９のいずれか一項に記載のロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項１１】
前記伝達装置（５４）は、前記腱（１９）の前記中間部分に牽引作用を生じさせるように、前記腱近位部（２６）を横方向に付勢する、および／または、
前記伝達装置（５４）の前記腱接触部分（８７）は、前記腱（１９）の局所長手延在部を横断する方向に前記腱近位部（２６）を押し、その結果、前記伝達装置（５４）を介して前記押圧装置により前記腱に加えられるこのような横方向の作用が、前記腱（１９）の少なくとも前記中間部分（２８）に牽引作用を生じさせる、および／または、
前記アクチュエータは、前記腱（１９）のたるみまたは伸びに応じて全アクチュエータ位置補正を進め、その結果、前記押圧装置（５３）が前記伝達装置（５４）と接触するように、アクチュエータ位置増分コマンドがアクチュエータ位置から開始するよう常に実行される、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロボット手術アセンブリ（１）。
【請求項１２】
スレーブマニピュレータ（３）に取り付けられた手術器具（７０）を制御する方法であって、
ａ  アクチュエータ位置増分コマンドを計算または受信するステップと、
ｂ  前記センサ（７１、７２）から前記押圧装置（５３）の接触力値を読み取るステップと、
ｃ  前記接触力値を力閾値と比較して、前記押圧装置と前記伝達装置との間の接触を検出するステップとを含み、
力値が前記第１の力閾値以上である場合、
次に、前記アクチュエータ位置増分コマンドを進めるように前記アクチュエータ（２５）に命令するステップ、
前記力値が第１の力閾値を下回る場合、
次に、前記力値が前記第１の力閾値を超えるまで、または最大アクチュエータ位置増分に到達するまで進めるようにアクチュエータに命令し、合計アクチュエータ位置補正を保存するステップ、
を含む方法。
【請求項１３】
前記ステップａの前に、
引込ホームポジションに移動するようにアクチュエータ（２５）に命令するステップと、
初期アクチュエータ位置を保存するステップと、
手術器具（７０）をスレーブマニピュレータ（３）に取り付けるステップと、
前記センサ（７１、７２）から前記押圧装置（５３）の力値を読み取るステップと、
補助力の値が、前記押圧装置と前記伝達装置との間の接触が確立されたことを示す第１の力閾値を下回っている間に、前記アクチュエータ（２５）に前進するように命令するステップと、
最終アクチュエータ位置を保存するステップと、
前記最終アクチュエータ位置と前記初期アクチュエータ位置との間の差を含む器具のホームポジションを計算するステップをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
【０００２】
本発明の目的は、ロボット手術アセンブリである。
【０００３】
本発明は、スレーブマニピュレータと手術器具とを備えるタイプのロボット顕微手術アセンブリに関する。
【０００４】
本発明はまた、手術器具を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
背景技術
【０００６】
末端に手術器具を有する多ジョイントロボットアームを備える手術または顕微手術用のロボットアセンブリは、当分野で知られている。例えば、ＵＳ−７１５５３１６は、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）ガイダンスの下で脳顕微手術を実行するためのロボットアセンブリを開示しており、（例えば、前記ＵＳ−７１５５３１６の図７に示されるように）ＭＲＩベースの画像取得システムと、それぞれが直接重力負荷を避けるための鉛直軸を備えた３つの回転ジョイントを備えた２つの多ジョイントアームとを含み、各々は、把持のための運動の内部自由度を備えたそれぞれのエンドエフェクタに接続されている。
【０００７】
また、組織の緊張や吻合縫合などの主要な手術プーリミティブの実行には、人間の手が手首と肘で接合されるのと同様の方法で、手術器具の先端を大きな空間円錐方向に向け、器具をその長手方向軸の周りに回転させ（ロール）、例えば、針保持器具の先端で組織を通して針を導く能力が必要である。
【０００８】
例えば、ＵＳ−６９６３７９２に記載され、より具体的にはＵＳ−６３８５５０９およびＵＳ−２０１４−０１３５７９４による顕微手術用途のために記載されているように、遠隔操作マスタースレーブシステムを含む手術または顕微手術用のロボットアセンブリは一般的に知られており、手術野を乱す連続運動連鎖内の複数のジョイントの調整を必要とする手術器具の先端を動かすための運動学的解決策が記載されている。そのような邪魔な効果は、器具の先端を関節接合するジョイントが先端自体からより遠くに離れるにつれてますます顕著になる。さらに、顕微手術システムは、皮膚表面からわずか１０センチメートルの病変内部の手術部位にあるとき、器具先端の適切な動き、より具体的には適切な再方向付けを許可しない。
【０００９】
ロボット技術の採用は大きな利点をもたらし、器具の高度な小型化と手術野での動きの大きさのスケーリングの両方を可能にし、それゆえ生理的振戦の影響を排除し、手作業を容易にし得る。例えば、顕微手術手順は、例えば、小径血管および神経を含む血管吻合の実行など、生体組織の再構築のいくつかの段階で実行される。このような手順は、外傷性病変または組織の外科的除去によって生じた病変の発生後に解剖学的構造を再構築し、手足の再付着および組織の血管再生を行うために実行され、すべては、表在性病変が存在することを前提に、開腹手術のセットアップで実行される。
【００１０】
顕微手術技術のその他の応用例は、移植手術、脳神経外科手術または血管手術、ならびに眼の周囲および内部、および人工内耳の場合のような内耳における外科手術に見られる。また、心臓バイパスの著名な外科的処置は、冠状動脈の吻合の重要なステップを含む。器具の小型化の必要性はまた、他の手術技術、例えば、腹腔鏡検査および内視鏡検査など、生体組織に対する手術器具の侵襲性を制限することを目的とした最小侵襲手術でも感じられる。腹腔鏡検査に関して、当該技術分野で知られている技術的解決策は、単一切開腹腔鏡手術または単一ポート手術で使用される腹腔鏡器具の直径の十分な小型化を可能にしない。さらに、低侵襲手術（ＭＩＳ）で典型的に使用される内視鏡は、直径が１〜３，２ミリメートルの器具チャネルを有することに注目に値する。このような寸法は、内視鏡器具チャネルを介して利用可能な現在の外科器具の機能を制限し、これは現在のところ典型的には把持動作を可能にするだけである。
【００１１】
したがって、ロボット手術のために手術器具を小型化する必要性が強く感じられる。
【００１２】
ＵＳ−６９５１５３５は、ロボットアセンブリに取り付けられるエンドエフェクタを含む医療器具を開示している（図６）。運動は、押したり引いたりできるロッドによって器具のシャフトに沿ってエンドエフェクタに伝達され、単一のアクチュエータがアダプタを介してロッドと双方向に係合して、押圧力と引張力の両方をジョイントに伝達する。力センサは、アクチュエータによってロッドに伝達される力を検知する。
【００１３】
ロッドは、腱に対して押圧力と引張力の両方を伝達し、張力要素を必要としないという利点を有するが、ロッドは、ケーブルに対してきつい屈曲部やきつく屈曲したジョイントを介して腱ができるようには配線できないという欠点を有するので、提案されているアプローチは、手首などの小型ジョイントサブアセンブリの作動には適していない。
【００１４】
例えば、ＵＳ−９１７３７１３は、引張ワイヤにより作動される医療器具、特にカテーテルを開示し、アクチュエータにより引張ワイヤに印加される力を制御する張力センサを含む。カテーテルの内腔に通された引張ワイヤは、張力要素を必要としない腱に対して利点を有する。一方、引張ワイヤは、きつい屈曲部やきつく屈曲したジョイントを介して腱ができるようには配線できないので、提案されたアプローチは手首などの小型ジョイントサブアセンブリの作動には適していない。
【００１５】
さらに、ＵＳ−５７９７９００は、図６および図７に手術器具のケーブル駆動システムを開示している。それは、キャプスタンまたは駆動ホイールで構成される摩擦駆動装置によってケーブルに直接作用するアクチュエータを含む。ケーブルは、ケーブルに予張力を与える後部テンションプーリを通過する。摩擦駆動を介してケーブルに直接作用するアクチュエータは、アクチュエータからの器具の取り外しも、アクチュエータと器具間の無菌バリアの導入も許可しない。さらに、摩擦駆動には、アクチュエータとケーブルの間で常にある程度の滑りが生じるという欠点がある。滑りは、手術器具の遠位関節接合の位置を正確に制御する能力に悪影響を及ぼし、手術器具の直径が小さい場合、例えば５ｍｍ以下の場合は尚更である。
【００１６】
ＵＳ−６３３１１８１は、無菌ドレープおよび無菌アダプタを含むロボット手術器具、および腱によって作動される接合された遠位関節接合を含む手術器具を開示している。この文献は、図４Ｂに腱張力装置を使用しない腱駆動システムを説明している。このアプローチには、器具内の腱がその予張力または予荷重を緩めるたびに現れるアクチュエータと遠位ジョイント間のロストモーションを排除できないという欠点がある。張力が失われることは、鋼製ケーブルでは顕著であり、例えばポリマーケーブルなどの張力下で時間とともに伸びたりクリープしたりする腱用の器具の寿命にわたって尚更顕著になる。この効果は、器具を組み立てるときに腱に大きな予張力をかけることで緩和できるが、大きな予張力は、今度は接合された遠位関節接合の摩擦を増加させ、特に器具の遠位関節接合の寸法が小さい場合に、その運動精度を損なう。結論として、開示されたアプローチは、直径が５ミリメートル未満の遠位関節接合を有するマイクロ器具またはポリマー腱を使用する器具を作動させるのに適していない。
【００１７】
ＷＯ−２０１２−０６８１５６は、腱および可動プーリの装置による差動機構を含む医療器具用の腱駆動システムを開示している。提案された解決策は、腱のたるみを取るか、または腱に張力を与えるための装置がなく、器具内の腱がその予張力を緩和するたびに現れるアクチュエータと遠位ジョイント間のロストモーションを排除することはできない。
【００１８】
ＵＳ−２０１５−０２０９９６５は、接合された遠位関節接合を含む腱駆動医療器具を開示している。ロボットアセンブリは、アクチュエータパックを含む。機器は、アクチュエータパックに接続するカップリングユニットを含む。器具のカップリングユニットは、腱の張力を検知するセンサを含む。器具のカップリングユニットはまた、器具がロボットアセンブリに取り付けられたときにケーブルのたるみを吸収することができる、モータシャフトに取り付けられたスプールを含む。提案された解決策は、張力センサを器具カップリングユニット内部に配置するという不利な点を有しており、使い捨て可能な部品のコストが増加する。器具がアクチュエータから取り外されたとき、腱に予張力を与え、腱のたるみを取る装置は提供されない。そのような解決策は、例えば、負荷がかかってクリープや伸びが生じやすい腱の場合など、適切な機能のために腱のたるみを取る必要がある腱駆動システムでは採用できない。
【００１９】
さらに、ＷＯ−２０１７−０１５５９９は、接合された遠位関節接合を含む腱駆動医療器具を開示している。この器具は、アクチュエータが単方向に係合する入力フィンガーを含む、アクチュエータから腱に力を伝達するように適合された伝達装置を提供する。提案された一方向の係合には、入力フィンガーを覆うベローズを備えた連続シートの形の単純な無菌バリアを可能にするという利点がある。他方、器具がアクチュエータから取り外されたときに、腱に予張力をかけ、腱のたるみを取る装置は記載されていない。このような解決策は、例えば、負荷がかかってクリープや伸びが生じやすい腱の場合など、適切な機能のために腱に最小限の予荷重を必要とする腱駆動システムに採用することはできない。
【００２０】
ＵＳ−２０１４−０１２８８４９は、摩擦により腱に力を伝達するキャプスタンからなる摩擦駆動装置を含む医療器具の様々な腱駆動システムを開示している。アクチュエータとキャプスタンの間の係合機構は、器具の取り外しを可能にし、無菌バリアを介してアクチュエータを無菌領域外に保つために説明されている。器具がアクチュエータに取り付けられていないときに腱に予張力を提供するいくつかの解決策はすべて、器具フレームと腱の間、または腱が通っている予張力プーリに接続されたバネ要素に基づいている。そこに示されている一実施形態では、腱巻き取りバネシステムが必要であり、したがって、伝達装置のコンプライアンスを高め、器具の運動精度を低下させる。いずれにせよ、摩擦駆動には、手術器具の遠位関節接合の位置を正確に制御する能力に悪影響を与えるアクチュエータとケーブル間の滑りを常に許容するという欠点がある。
【００２１】
ＵＳ−２０１２−０２８９９７４は、駆動要素の一部、腱またはロッドが、無菌バリアを横切ってマニピュレータによる直接運動にさらされる手術器具のための器具作動インターフェースを開示している。その単純さにもかかわらず、提案された解決策には、マニピュレータと腱の間に無菌バリア、例えばプラスチックシートを直接閉じ込めて、相対運動中に直接的な機械的相互作用の結果として無菌バリアと腱を摩耗または機械的破損にさらすという根本的な欠点がある。代替の実施形態では、ピニオンギア、ギアラック、または駆動摩擦ローラーまたは他のアダプタが無菌バリアに含まれて、アクチュエータから駆動要素に運動を伝達する。そのような解決策は、器具がアクチュエータに取り付けられていない場合、必要な予張力量を提供できないか、または腱型駆動装置を使用できないため、適切に機能するために腱に最小限の予荷重が必要な腱駆動システムに採用できない。
【００２２】
さらに、ＵＳ−２０１５−０１５０６３６は、人間によって一方向に作用されると、腱をその経路から偏向させることができる伝達装置を備えた医療器具を開示している。腱のたるみを取るための腱張力要素は、器具に備えられていない。反対の効果として、伝達装置が人間によって作用されていないときに伝達装置を腱から遠ざけるために、戻しバネが提供される。
【００２３】
さらに、ＷＯ−２０１０−１２１１１７は、押圧手段としてのピストンと、伝達手段としてのプランジャと、弾性手段としてのバネとを含む手術器具用の駆動システムを開示している。開示された解決策では、バネは遠位の自由度の開口部を駆動し、通常の動作中は常にプランジャと接触を維持したまま、プランジャをピストンに向かって後方に動かす。したがって、プランジャが同じ自由度の閉鎖運動を作動させるために使用される間、バネは開放運動を作動させるために使用される。自由度の一方向に運動を作動させるためにバネを使用することは、方向の運動の制御の程度が制限されるという欠点があり、言い換えると、方向の運動はバネによってパッシブ制御され、押圧手段を駆動するアクチュエータによって制御されるようにアクティブ制御されない。結果として、方向の力と速度は、正確な手術ジェスチャーを実行するためにアクティブ制御することはできない。
【００２４】
ＷＯ−２０１５−０２３７３０は、モータボックスと、遠位ジョイントに接続された遠位部分と遠位ジョイント用に双方向伝達手段として作用する駆動ディスクに接続された近位部分とを有する腱を含む手術器具とを含む外科装置を開示している。この文献は、モータ側に組み込まれた予荷重機構に基づいて、バックラッシュまたはロストモーションを発生させずに双方向に運動を伝達するために、駆動ディスクをモータパックに係合する方法の解決策を開示している。提案されている予圧機構は、腱の張力に影響を与えず、駆動ディスクとモータ間の接触のみを実行する。したがって、器具の腱の張力は、どの動作状態でも腱のたるみが無いことを保証するのに十分高い値に設定する必要があり、これにより、器具の摩擦が増加し、運動精度が低下する傾向がある。
【００２５】
したがって、医療器具の一部である腱予張力要素を含む、遠位関節ジョイントサブアセンブリを含む医療器具用の腱駆動システムを提供する必要性が感じられる。
【００２６】
医療器具がロボットアセンブリに取り付けられていない場合、遠位関節ジョイントサブアセンブリの任意の位置で腱は常に最小の正の張力（予圧）を有する必要性が感じられる。
【００２７】
実際、腱のたるみは、腱がルーティング要素上で滑ることにも起因し得る。それから、腱のたるみは、予張力の器具の寿命にわたる印加から生じ得る。腱のたるみは、張力がかかっているときに、時間の経過とともに伸びたりクリープしたりする傾向がある腱から生じ得る。
【００２８】
器具がアクチュエータから取り外されたとき、通常の操作中に腱に印加される張力よりも低い予張力を腱の寿命にとって有益な腱内のより低い予張力として腱に印加する遠位関節ジョイントサブアセンブリを含む医療器具用の腱駆動システムを提供する必要性が感じられる。
【００２９】
腱に損傷を与えることなくスレーブマニピュレータのアクチュエータから腱に力を伝達するように適合された伝達装置を含む遠位関節ジョイントサブアセンブリを含む医療器具用の腱駆動システムを提供する必要性が感じられる。
【００３０】
同時に、医療器具を駆動して、医療器具とスレーブマニピュレータの間に無菌バリアを提供し、その結果、医療器具を滅菌可能となり、スレーブマニピュレータが汚染を回避するマスタースレーブシステムの必要性が感じられる。
【発明の概要】
【００３１】
解決手段
【００３２】
本明細書に記載される本発明の目的は、上記のような既知の解決策の限界を克服し、最新技術に関して言及された必要性に対する解決策を提供することである。
【００３３】
この目的および他の目的は、請求項１に記載のロボット手術アセンブリおよび請求項１２に記載の方法によって達成される。
【００３４】
いくつかの好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。
【００３５】
本発明の一態様によれば、ロボット手術アセンブリは、スレーブマニピュレータであって、アクチュエータと、アクチュエータに接続された少なくとも１つの押圧装置と、押圧装置の接触力を検出する少なくとも１つのセンサと、位置検知システムと、無菌バリアと、センサに関する情報を受信してアクチュエータを制御するように構成された少なくとも１つの制御ユニットと、スレーブマニピュレータによって操作され、スレーブマニピュレータに取り外し可能に取り付けられ、無菌バリアによってスレーブマニピュレータから分離された手術器具とを含むスレーブマニピュレータを含む。
【００３６】
本発明の一態様によれば、手術器具は、フレームと、フレームに対してジョイントで関節接続するリンクと、リンクに固定され、腱近位部及び腱遠位部を有する、アクチュエータに接続された腱と、腱に牽引作用を及ぼすために、腱近位部と接触している少なくとも１つの伝達装置であって、伝達装置は、フレームに対して１動作自由度を有するようにカップリング装置によって拘束される少なくとも１つの伝達装置と、伝達装置と器具フレームとの間に取り付けられた少なくとも１つの弾性装置とをさらに含む。
【００３７】
好ましい一実施形態によれば、手術器具がスレーブマニピュレータに取り付けられるときはいつでも、少なくとも１つの押圧装置は、伝達装置と離脱可能かつ選択的に接続し、無菌バリアを介して伝達装置に押圧作用を伝達し、少なくとも１つのセンサは、押圧装置と伝達装置との間の接触力を検出し、少なくとも１つの弾性装置は、少なくとも１つの伝達装置を押圧装置から離れるように付勢し、腱に牽引作用を及ぼす。
【００３８】
提案された解決策のおかげで、腱のたるみが回避される。
【００３９】
好ましい一実施形態によれば、スレーブマニピュレータは、拮抗押圧装置として機能する少なくとも１つの第２の押圧装置と、拮抗押圧装置に接続された少なくとも１つの第２のアクチュエータと、拮抗伝達装置として機能する少なくとも１つの第２の伝達装置と、第２の力センサとを含み、手術器具は、拮抗腱として作用する少なくとも１つの第２の腱と、第２の伝達装置に取り付けられた第２の弾性装置とを含み、手術器具がスレーブマニピュレータに取り付けられるときはいつでも、拮抗押圧装置は、拮抗伝達装置と離脱可能かつ選択的に接続し、無菌バリアを介して拮抗伝達装置に押圧作用を伝達し、第２のセンサは、拮抗押圧装置と拮抗伝達装置との間の接触力を検出し、拮抗弾性装置は、拮抗伝達装置を拮抗押圧装置から離れるように付勢し、拮抗腱に牽引作用を及ぼし、腱および拮抗腱は、リンクに反対の動きを提供する。
【００４０】
提案された解決策のおかげで、医療器具を駆動するためのマスタースレーブシステムにおいて、拮抗構成でジョイントに遠位に取り付けられた一対の腱の共通の腱張力をアクティブに制御できる。
【００４１】
提案された解決策のおかげで、医療器具を駆動するためのマスタースレーブシステムにおいて、器具がマスタースレーブシステムに係合している間、腱アクチュエータを器具から切り離すことができ、その結果、腱張力は、腱のたるみを避けるために必要な最小値まで減少する。
【００４２】
図面
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照する、例として与えられ、限定することを意図しない好ましい実施形態の以下に報告される説明から明らかになるであろう。
【００４４】
【図１】一実施形態に係る、ロボット手術アセンブリの斜視図であり、スケッチは患者と外科医を描いている。
【００４５】
【図２】一実施形態に係る、ロボット手術アセンブリの斜視図であり、スケッチは患者を描いている。
【００４６】
【図３Ａ】一実施形態に係る、ロボット手術アセンブリのスレーブアセンブリのブロック図である。
【００４７】
【図３Ｂ】一実施形態に係る、ロボット手術アセンブリのブロック図である。
【００４８】
【図３Ｃ】一実施形態に係る、ロボット手術アセンブリのブロック図である。
【００４９】
【図４】一実施形態に係る、手術器具およびスレーブマニピュレータの斜視図である。
【００５０】
【図５】一実施形態に係る、手術器具およびスレーブマニピュレータの平面図である。
【００５１】
【図６−７】いくつかの実施形態に係る、手術器具およびスレーブマニピュレータの分解斜視図である。
【００５２】
【図８】一実施形態に係る、無菌バリアの斜視図である。
【００５３】
【図９】図８の矢印ＩＸ−ＩＸで示された線に沿って切断した断面図である。
【００５４】
【図１０−１１】いくつかの実施形態に係る、手術器具およびスレーブマニピュレータの断面のスケッチである。
【００５５】
【図１２−１３】いくつかの実施形態に係る、手術器具およびスレーブマニピュレータの断面のスケッチである。
【００５６】
【図１４−１５】一実施形態に係る、非付勢位置および付勢位置における伝達装置の斜視図である。
【００５７】
【図１６】図１４の矢印ＸＶＩで示されるような平面図である。
【００５８】
【図１７−１８】いくつかの実施形態に係る、手術器具およびスレーブマニピュレータの断面のスケッチである。
【００５９】
【図１９−２０】いくつかの実施形態に係る、手術器具およびスレーブマニピュレータの断面のスケッチである。
【００６０】
【図２１】一実施形態に係る、手術器具の接合されたアセンブリの斜視図である。
【００６１】
【図２２】一実施形態に係る、リンクの一部の斜視図である。
【００６２】
【図２３】一実施形態に係る、手術器具およびスレーブマニピュレータの断面のスケッチである。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
いくつかの好ましい実施形態の詳細な説明
【００６４】
一般的な実施形態によれば、ロボット手術アセンブリ１が提供される。
【００６５】
ロボット手術アセンブリ１は、スレーブマニピュレータ３を含む。
【００６６】
スレーブマニピュレータ３は、アクチュエータ２５と、アクチュエータ２５に接続された少なくとも１つの押圧装置５３と、少なくとも１つの押圧装置５３の接触力を検出するセンサ７１、７２と、位置検知システム７２と、無菌バリア５５と、センサに関する情報を受信してアクチュエータ２５を制御するように構成された少なくとも１つの制御ユニット４と、手術器具７０とを含む。
【００６７】
好ましい一実施形態によれば、手術器具７０は、スレーブマニピュレータ３によって操作され、スレーブマニピュレータ３に取り外し可能に取り付けられ、無菌バリア５５によってスレーブマニピュレータ３から分離される。
【００６８】
手術器具７０は、フレーム５２と、フレーム５２に対してジョイント１４；１７で関節接続するリンク６；７；８；４３と、リンク６；７；８；４３に固定され、腱近位部２６及び腱遠位部２７を有する、アクチュエータ２５に接続された腱１９とをさらに含む。
【００６９】
手術器具７０は、腱１９に牽引作用を及ぼすために、腱近位部２６と接触している少なくとも１つの伝達装置５４をさらに含む。
【００７０】
少なくとも１つの伝達装置５４は、フレーム５２に対して１動作自由度を有するように少なくとも１つのカップリング装置９３によって拘束される。好ましくは、カップリング装置９３は線形カップリング装置９３である。例えば、カップリング装置９３は、フレーム５２の壁である。
【００７１】
手術器具７０は、少なくとも１つの伝達装置５４に取り付けられた少なくとも１つの弾性装置５６をさらに含む。
【００７２】
好ましくは、押圧装置５３は、伝達装置５４と離脱可能かつ選択的に接続し、無菌バリア５５を介して伝達装置５４に押圧作用を伝達する。好ましい一実施形態によれば、手術器具７０がスレーブマニピュレータに取り付けられるときはいつでも、押圧装置５３は、伝達装置５４に離脱可能かつ選択的に接続され、無菌バリア５５を介して伝達装置５４に押圧作用を伝達し、センサ７１、７２は、押圧装置５３と伝達装置５４との間の接触力を検出し、弾性装置５３は、伝達装置５４を押圧装置５３から離れるように付勢し、その結果、腱１９に牽引作用を及ぼす。好ましい一実施形態によれば、弾性装置５３は、器具フレーム５２と伝達装置５４との間に取り付けられている。好ましい一実施形態によれば、弾性装置５３は、器具フレーム５２と伝達装置５４との間のコンプライアンスとして作用する。好ましい一実施形態によれば、弾性装置５３は、器具フレーム５２と伝達装置５４との間に付勢作用７６を生成する。好ましい一実施形態によれば、付勢作用７６は、伝達装置５４を押圧装置５３から離れるように付勢する。好ましい一実施形態によれば、付勢作用７６は、腱１９に牽引作用を及ぼす。
【００７３】
好ましい一実施形態によれば、押圧装置５３は、伝達装置５４と選択的に接続され、無菌バリアおよび伝達装置５４との片側係合により押圧作用７５を伝達する。好ましい一実施形態によれば、押圧装置５３は、伝達装置５４と選択的に接続され、無菌バリアおよび伝達装置５４との片側剛係合により押圧作用７５を伝達する。好ましい一実施形態によれば、押圧装置５３は、伝達装置５４によっても無菌バリアによっても拘束されない。好ましい一実施形態によれば、押圧装置５３は、弾性装置５３と平行に、無菌バリアを介して伝達装置５４に作用する。このようにして、弾性装置５３は、押圧装置と腱１９との間の押圧作用７５の伝達において、押圧装置と直列にコンプライアンスを追加することを回避する。
【００７４】
好ましい一実施形態によれば、無菌バリア５５は伸縮性無菌ドレープ７７を含み、押圧作用７５を伝達するために押圧装置５３が伝達装置５４に接続すると、伸縮性無菌ドレープ７７の一部は、押圧装置５３と送信装置５４との間に閉じ込められる。
【００７５】
好ましい一実施形態によれば、無菌バリア５５は、伸縮性無菌ドレープ７７と、ドレープ７７に取り付けられた無菌ドレープインサート７３とを含み、押圧作用７５を伝達するために押圧装置５３が伝達装置５４に接続すると、無菌ドレープインサート７３は、押圧装置５３と伝達装置５４との間に閉じ込められる。一実施形態によれば、無菌ドレープインサート７３は無菌バリアコネクタである。
【００７６】
好ましい一実施形態によれば、カップリング装置９３は、フレーム５２に対して１直線動作自由度を有するように伝達装置５４のうちの１つを拘束する。好ましい一実施形態によれば、少なくとも１つのカップリング装置９３は、フレーム５２に対して１直線動作自由度を有するように伝達装置５４のうちの少なくとも１つを拘束する。
【００７７】
好ましい一実施形態によれば、弾性装置５６は、アキシャルスプーリングを含む。一実施形態によれば、アキシャルスプーリングは線形圧縮コイルバネである。一実施形態によれば、アキシャルスプーリングは線形牽引コイルバネである。
【００７８】
好ましい一実施形態によれば、カップリング装置９３は、フレーム５２に対して１旋回動作自由度を有するように伝達装置５４を拘束する。
【００７９】
好ましい一実施形態によれば、弾性装置５６はトーションスプーリングを含む。一実施形態によれば、トーションスプーリングはコイルバネである。一実施形態によれば、トーションスプーリングは回転バネである。一実施形態によれば、少なくとも１つの引張要素５６はアキシャルスプーリングである。一実施形態によれば、少なくとも１つの引張要素５６は、コイルアキシャル圧縮バネである。一実施形態によれば、少なくとも１つの引張要素５６は、コイルアキシャル引張バネである。
【００８０】
一実施形態によれば、少なくとも１つの引張要素５６はトーションスプーリングである。
【００８１】
好ましい一実施形態によれば、少なくとも１つの伝達装置５４は、カム面、ボールベアリング、フレーム５２に旋回可能に接続されたレバー５４、プランジャ５４、腱取り付け面のうちの少なくとも１つを含む。
【００８２】
好ましい一実施形態によれば、弾性装置５６および／またはカップリング装置は、フレーム５２から伝達装置５４まで延在する複数の屈曲要素８９を含む。
【００８３】
好ましい一実施形態によれば、ロボット手術アセンブリ１は、手動コマンドを検出するのに適した少なくとも１つのマスターツール２と、少なくとも１つのスレーブマニピュレータ３と、１つのスレーブマニピュレータ３によって操作される少なくとも１つの手術器具７０と、手動コマンドに関する情報を含む少なくとも１つの第１のコマンド信号５９を受信し、第２のコマンド信号６０を少なくとも１つのアクチュエータ２５に送信して、スレーブマニピュレータ３を制御するように構成された少なくとも１つの制御ユニット４とを含む。
【００８４】
一実施形態によれば、制御ユニット４は、第２のコマンド信号を少なくとも１つのアクチュエータ２５に送信するのに適したアクチュエータ駆動ユニット５８に接続されている。一実施形態によれば、少なくとも１つの制御ユニット４はＣＰＵを含む。一実施形態によれば、少なくとも１つの制御ユニット４は、少なくとも１つのプロセッサユニットを含む。一実施形態によれば、少なくとも１つの制御ユニット４は、少なくとも１つのアクチュエータ２５の動作、例えば、少なくとも１つのアクチュエータ２５によってもたらされる変位および／または少なくとも１つのアクチュエータ２５によって加えられる力を検出するのに適した検出システムによって取得された情報に基づいてフィードバック制御回路を提供する。一実施形態によれば、マスターツール２は、外科医３０によって取り扱われるように設計されている。一実施形態によれば、手術器具７０の少なくとも一部は、患者２９の解剖学的構造上で操作するように設計されている。
【００８５】
一実施形態によれば、手術器具７０は、フレーム５２と、フレーム５２に運動学的に接続された少なくとも１つのジョイントサブアセンブリ５とを含む。
【００８６】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は、複数の自由度を画定するジョイント１４、１７によって接続されたリンク６、７、８、４３を含む。一実施形態によれば、シャフト５１は、フレーム５２に近位で接続され、ジョイントサブアセンブリ５のリンクに遠位で接続され、管状要素接続部６１を形成する。一実施形態によれば、シャフト５１は、シャフト５１の長手延在軸に実質的に一致する長手シャフト軸ｒ−ｒを画定する。一実施形態によれば、シャフト５１は、長手シャフト軸ｒ−ｒの周りを回転して、ジョイントサブアセンブリにロール運動を提供するのに適している。
【００８７】
一実施形態によれば、手術器具７０は、少なくとも１つのアクチュエータ２５に直接的または間接的に接続された、作動ケーブルとして機能するのに適した少なくとも１つの腱１９を含む。好ましい一実施形態によれば、少なくとも１つの腱１９は、腱近位部２６と、リンク６、７、８、４３のうちの１つに固定された腱遠位部２７とを有する。好ましくは、少なくとも１つの腱１９は、腱近位部２６と腱遠位部２７との間に延在する腱中間部２８を含む。好ましい一実施形態によれば、腱１９は、フレーム５２に固定された腱近位終端部７４を含む。好ましい一実施形態によれば、腱近位終端部７４は、フレーム５２に接着される。
【００８８】
一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３は、少なくとも１つのアクチュエータ２５に接続された押圧装置５３を含む。好ましくは、押圧装置５３は、少なくとも１つの押圧要素５３を含む。一実施形態によれば、押圧装置５３または少なくとも１つの押圧要素５３は、少なくとも１つのアクチュエータ２５に接続される。
【００８９】
一実施形態によれば、手術器具７０は、腱１９に牽引作用を及ぼすために、腱近位部２６と接触する伝達装置５４を含む。好ましくは、伝達装置５４は、少なくとも１つの伝達要素５４を含む。一実施形態によれば、少なくとも１つの伝達要素５４または伝達装置５４は、腱近位部２６と接触する腱接触部８７を含む。好ましい一実施形態によれば、腱近位終端部７４は、伝達装置５４に固定される。
【００９０】
一実施形態によれば、使用中、少なくとも１つの押圧要素５３は、少なくとも１つの伝達要素５４と選択的に接続され、押圧作用７５を伝達要素５４に伝達する。好ましくは、少なくとも１つの押圧要素５３は、少なくとも１つの伝達要素５４と離脱可能かつ選択的に接続される。一実施形態によれば、少なくとも１つの押圧要素５３は、伝達要素５４に離脱可能に載置される。
【００９１】
一実施形態によれば、使用中の所定の瞬間に、少なくとも１つの押圧要素５３は、少なくとも１つの伝達要素５４と接続または接続解除することができる。
【００９２】
一実施形態によれば、使用中、少なくとも１つの押圧要素５３または押圧装置５３は、少なくとも１つの伝達装置５４と選択的に直接的または間接的に接触し、押圧作用を伝達装置５４に伝達する。
【００９３】
一実施形態によれば、ロボット手術アセンブリ１は無菌バリア５５を含み、無菌バリア５５の少なくとも一部は、少なくとも１つの押圧要素５３と少なくとも１つの伝達要素５４との間に配置される。このようにして、無菌バリア５５が押圧装置５３と伝達装置５４との間に配置されるため、押圧装置５３と伝達装置５４との間の選択的接触は間接的である。無菌バリア５５のおかげで、無菌バリア５５を横切る相互の細菌汚染を回避することが可能であり、したがって、無菌手術器具７０および非無菌スレーブマニピュレータ３を画定する。
【００９４】
一実施形態によれば、伝達装置５４は、カップリング装置の装置によってフレーム５３に接続され、カップリング装置は、フレーム５２に対して１動作自由度を有するように伝達装置５４を拘束する。一実施形態によれば、手術器具７０がスレーブマニピュレータ３に着脱可能に取り付けられて使用されるとき、押圧装置５３は、伝達装置５４と選択的に接触し、無菌バリア５５を介して伝達装置５４に押圧作用を伝達する。
【００９５】
一実施形態によれば、少なくとも１つの押圧要素５３は少なくとも１つの出力部８３を含み、少なくとも１つの伝達要素５４は少なくとも１つの入力部８４を含み、出力部８３は、直接的または間接的に無菌バリア５５を介して押圧作用７５を入力部８４へ伝達する。
【００９６】
一実施形態によれば、手術器具７０は、伝達装置５４を押圧装置５３から離れるように付勢して、腱１９に牽引作用を及ぼす、伝達装置５４に接続された弾性装置５６を含む。好ましくは、弾性装置５６は、バネなどのような少なくとも１つの弾性要素を含む。
【００９７】
一実施形態によれば、腱に対する牽引作用は、腱に対する弾性牽引作用である。このように、
【００９８】
好ましい一実施形態によれば、弾性装置５６は、少なくともバネ５６を含む。好ましい一実施形態によれば、弾性装置５６は、少なくともコイルバネ５６を含む。好ましい一実施形態によれば、少なくとも１つの弾性手段５６は、少なくとも板バネ５６を含む。
【００９９】
一実施形態によれば、弾性装置５６は、伝達装置５４に付勢作用７６を及ぼして、腱１９に牽引作用を及ぼす。好ましくは、付勢作用７６は、弾性付勢作用７６である。
【０１００】
好ましい一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３は、押圧装置５３と伝達装置５４との間の接触力を検出する少なくとも１つのセンサ７１、７２を含む。一実施形態によれば、押圧装置５３の押圧作用７５と、弾性装置５６によって提供される付勢作用７６とは、同じ線内で同じ方向に作用する。
【０１０１】
好ましい一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３は、アクチュエータ位置を検出可能で、且つ、押圧装置５３のストロークを検出可能な位置検知システム７２を少なくとも含む。
【０１０２】
一実施形態によれば、少なくとも１つのセンサ７１はロードセルである。一実施形態によれば、少なくとも１つのセンサ７１は圧電デバイスを含む。好ましい一実施形態によれば、少なくとも１つのセンサ７１は圧力センサである。好ましい一実施形態によれば、少なくとも１つのセンサ７１は、抵抗薄膜圧力センサである。
【０１０３】
一実施形態によれば、少なくとも１つの位置検知システム７２は、エンコーダを含む。一実施形態によれば、少なくとも１つの位置検知システム７２は、リニアエンコーダを含む。一実施形態によれば、少なくとも、少なくとも１つの位置検知システム７２は、回転エンコーダを含む。一実施形態によれば、少なくとも、少なくとも１つの位置検知システム７２は、リミットスイッチを含む。一実施形態によれば、少なくとも、少なくとも１つの位置検知システム７２は、インクリメンタルアクチュエータ位置コマンドを蓄積するプロセッサメモリレジスタを含む。好ましい一実施形態によれば、少なくとも、少なくとも１つの位置検知システム７２は、絶対位置エンコーダを含む。
【０１０４】
一実施形態によれば、少なくとも１つの位置検知システム７２は、少なくとも押圧装置５３と少なくとも１つの伝達装置５４との間のギャップ値を検出する。
【０１０５】
一実施形態によれば、押圧装置５３と伝達装置５４との間の接触力が所定の接触力閾値以上である場合、少なくとも１つのセンサ７１は制御ユニット４にセンサ信号を送信する。このようにして、検出ノイズがアクチュエータ２５をトリガーすることが回避される。
【０１０６】
一実施形態によれば、少なくとも押圧装置５３と少なくとも１つの伝達装置５４との間のギャップ値が所定の間隔値以下である場合、少なくとも１つの位置検知システム７２は位置検知システム信号を制御ユニット４に送信する。このようにして、アクチュエータ２５をフィードバック制御することが可能である。
【０１０７】
一実施形態によれば、センサ７１および位置検知システム７２は協働して、押圧装置５３、すなわちアクチュエータ２５の基準位置に関する押圧装置５３の自由ストロークの範囲を決定する。一実施形態によれば、自由ストロークは、押圧装置５３が、伝達装置５４とは接続されていない、押圧装置５３のストロークの一部である。
【０１０８】
一実施形態によれば、少なくとも１つのセンサ７１、７２はＬＶＤＴである。一実施形態によれば、ＬＶＤＴは、押圧装置５３と伝達装置５４との間のギャップ値を検出する押圧装置５３に配置される。一実施形態によれば、少なくとも１つのセンサ７１、７２は渦電流近接センサである。
【０１０９】
一実施形態によれば、弾性装置５６は、伝達装置５４を弾性的に付勢して、腱１９に牽引作用を及ぼす。
【０１１０】
一実施形態によれば、弾性装置５６は、伝達装置５４を弾性的に付勢して、腱１９に予荷重を与える。一実施形態によれば、弾性装置５６は、伝達装置５４を弾性的に付勢して、腱中間部２８に予荷重を与える。このようにして、少なくとも１つの腱１９、好ましくは腱１９の腱中間部２８は、使用時に予荷重が掛けられている。好ましくは、少なくとも１つの腱１９、好ましくは腱１９の腱中間部２８は、使用時に常にわずかに予荷重が掛けられている。このようにして、押圧装置５３によって伝達装置５４に加えられる最小の押圧作用は、腱１９、好ましくは腱近位部２６に対する牽引作用を決定する。
【０１１１】
一実施形態によれば、少なくとも１つの弾性装置５６は、柔らかいバネで形成されている。
【０１１２】
一実施形態によれば、押圧装置５３と伝達装置５４との間の接触力は、弾性装置５６によって提供される付勢作用７６に加わる。一実施形態によれば、押圧装置５３から伝達装置５４に伝達される押圧作用７５は、張力要素５６によって提供される付勢作用７６に加わる。
【０１１３】
一実施形態によれば、少なくとも１つの引張要素５６は、１つの伝達装置５４と平行に接続される。
【０１１４】
一実施形態によれば、少なくとも１つの引張要素５６は、伝達装置５４を押圧装置５３から離れるように付勢する。
【０１１５】
一実施形態によれば、無菌バリア５５は、伸縮性無菌ドレープ７７を含む。
【０１１６】
一実施形態によれば、無菌バリア５５は、無菌ドレープインサート７３を含む。
【０１１７】
一実施形態によれば、無菌ドレープインサート７３は、押圧装置５３によって及ぼされる押圧作用７６を伝達装置５４に伝達する。
【０１１８】
一実施形態によれば、無菌ドレープインサート７３は伝達装置として機能する。
【０１１９】
一実施形態によれば、無菌ドレープは伸縮可能であり、無菌ドレープインサート７３は剛体である。このようにして、押圧作用７６を減衰したり、又は弱めることを回避して、押圧作用７６を伝達することが可能である。
【０１２０】
一実施形態によれば、無菌ドレープインサート７３は、ドレープ７７と接続するための少なくとも１つのドレープ取り付け装置を含む。一実施形態によれば、無菌ドレープインサート７３は、ドレープ７７の一部を挟む。
【０１２１】
好ましい一実施形態によれば、手術器具７０は、スレーブマニピュレータ３に取り外し可能に接続されている。一実施形態によれば、手術器具７０は、少なくとも１つの無菌バリア５５を介してスレーブマニピュレータ３に取り外し可能に接続されている。一実施形態によれば、手術器具７０は、少なくとも１つの無菌ドレープインサート７３に取り外し可能に接続されている。一実施形態によれば、少なくとも１つの無菌ドレープインサート７３は、スレーブマニピュレータ３に取り外し可能に接続されている。
【０１２２】
一実施形態によれば、伝達装置５４の腱接触部８７は、腱近位部２６を選択的に撓ませる。一実施形態によれば、少なくとも１つの伝達装置５４の腱接触部８７は、伝達装置５４が押圧作用７５を伝達装置５４に伝達するとき、腱近位部２６を撓ませる。
【０１２３】
一実施形態によれば、伝達装置５４は、腱の中間部に牽引作用を生成するように、腱近位部２６を横断方向に付勢する。一実施形態によれば、伝達装置５４の腱接触部８７は、腱１９の局所長手延在部を横断する方向に、腱近位部２６を押圧し、その結果、押圧装置により伝達装置５４を介して腱に印加される横断方向の作用が、腱の少なくとも中間部に牽引作用を生じさせる。
【０１２４】
一実施形態によれば、少なくとも１つの伝達装置５４の腱接触部８７は、腱近位部２６と接触しているプーリを含む。好ましくは、プーリは、伝達装置５４と旋回可能に接続されている。
【０１２５】
一実施形態によれば、少なくとも１つの伝達要素５４は単一部品である。好ましい一実施形態によれば、用語「単一部品」は、伝達要素５４内で任意の自由度が回避されることを示す。
【０１２６】
一実施形態によれば、伝達装置５４は少なくとも１つのプランジャ５４を含む。好ましくは、カップリング装置は、フレーム５２に対して１直線動作自由度を有するように、プランジャ５４を拘束する。
【０１２７】
一実施形態によれば、伝達装置５４は、フレーム５２に旋回可能に接続された少なくとも１つのレバー５４を含む。このようにして、レバーは、フレーム５２に対して１動作自由度を有するように伝達装置５４またはレバー５４を拘束するカップリング装置９３として機能する。
【０１２８】
好ましくは、レバー５４は、支点ジョイント９０でフレーム５２に旋回可能に接続される。一実施形態によれば、支点ジョイント９０は、第１のレバーアーム９１および第２のレバーアーム９２を画定する。一実施形態によれば、第１のレバーアーム９１は、入力部８４を含む。一実施形態によれば、第２のレバーアーム９２は、腱接触部８７を含む。
【０１２９】
一実施形態によれば、少なくとも押圧装置５３は少なくとも１つの出力部８３を含み、少なくとも１つの伝達装置５４は少なくとも１つの入力部８４を含み、出力部８３は無菌ドレープインサート７３を介して直接的または間接的に押圧作用７５を入力部８４へ伝達する。
【０１３０】
一実施形態によれば、押圧装置５３の出力部８３は、押圧作用７５を伝達装置５４の入力部８４に直接伝達する。好ましくは、押圧装置５３の出力部８３は、伝達面８５を含み、伝達装置５４の入力部８４は、伝達対向面８６を含み、伝達面８５は、送信対向面８６に選択的に載置され、押圧作用７５を伝達対向面８６に伝達する。
【０１３１】
一実施形態によれば、押圧装置５３の出力部８３は、無菌バリア５５を介して、好ましくは無菌ドレープインサート７３を介して、押圧作用７５を伝達装置５４の入力部８４に間接的に伝達する。好ましくは、押圧装置５３の出力部８３は伝達面８５を含み、無菌ドレープインサート７３は伝達対向面８６を含み、伝達面８５は伝達対向面８６に選択的に載置され、押圧作用７５を無菌ドレープインサート７３の伝達対向面８６に伝達する。好ましくは、無菌ドレープインサート７３は、別の伝達面８５を含み、伝達装置５４は、別の伝達対向面８６を含み、別の伝達面８５は、別の伝達対向面８６に選択的に載置され、押圧作用７５を伝達装置５４の入力部８４の別の伝達対向面８６に伝達する。
【０１３２】
一実施形態によれば、少なくとも１つの伝達面８５と少なくとも１つの伝達対向面８６のうちの少なくとも一方はカムである。好ましくは、少なくとも１つの伝達面８５と少なくとも１つの伝達対向面８６のうちの他方は、押圧作用７５を伝達するためにカムと協働する従動子である。
【０１３３】
一実施形態によれば、少なくとも１つの別の伝達面８５と少なくとも１つの別の伝達対向面８６のうちの少なくとも一方はカムである。好ましくは、少なくとも１つの別の伝達面８５と少なくとも１つの別の伝達対向面８６のうちの他方は、押圧作用７５を伝達するためにカムと協働する従動子である。
【０１３４】
一実施形態によれば、少なくとも１つの伝達面８５と少なくとも１つの伝達対向面８６のうちの少なくとも一方は、低摩擦材料製、好ましくはテフロン（登録商標）製の動作面を含む。一実施形態によれば、少なくとも１つの伝達面８５と少なくとも１つの伝達対向面８６のうちの少なくとも一方は、金属製、好ましくは摩擦を減らすために研磨された金属製の動作面を含む。一実施形態によれば、少なくとも１つの別の伝達面８５と少なくとも１つの別の伝達対向面８６のうちの少なくとも一方は、低摩擦材料製、好ましくはテフロン（登録商標）製の動作面を含む。低摩擦材料のおかげで、伝達面８５は、伝達対向面８６上で摩耗することなく滑ることができる。
【０１３５】
一実施形態によれば、前記無菌バリアは、無菌ドレープインサートを含む。一実施形態によれば、前記無菌ドレープインサート７３は、ポリマー材料製、好ましくはテフロン（登録商標）製である。
【０１３６】
一実施形態によれば、少なくとも弾性装置５６は、フレーム５２および伝達装置５４とともに屈曲機構を形成する複数の弾性ブリッジ８９を含む。このようにして、弾性装置５６は、フレーム５２に対して１動作自由度を有するように、伝達装置５４を拘束するカップリング装置９３として作用する。
【０１３７】
一実施形態によれば、少なくとも１つの弾性装置５６は、互いに平行に走る一対の弾性ブリッジ８９を含み、弾性ブリッジ８９はフレーム５２および伝達装置５４とともに屈曲機構を形成する。好ましくは、屈曲機構は曲げ平行四辺形である。このようにして、少なくとも１つの弾性装置５６は、フレーム５２に対して１直線動作自由度を有するように、伝達装置５４を拘束するカップリング装置として作用する。好ましくは、一対の弾性ブリッジ８９の弾性ブリッジ８９は、実質的に同じ長さを有する。好ましくは、弾性ブリッジ８９の長さを調整することにより、１直線動作自由度を修正することができる。
【０１３８】
好ましくは、弾性ブリッジ８９は、伝達装置５４に付勢作用７６を及ぼすように撓む。
【０１３９】
好ましくは、弾性ブリッジ８９のそれぞれは、板バネである。好ましくは、弾性ブリッジ８９のそれぞれは、バネ鋼で製造される。
【０１４０】
一実施形態によれば、カップリング装置９３は、フレーム５２に対して１旋回動作自由度を有するように、伝達装置５４を拘束する。好ましくは、旋回動作は、回転軸Ｚ−Ｚを画定する。好ましくは、旋回動作は、回転軸Ｚ−Ｚの周りで生じる。好ましくは、回転軸Ｚ−Ｚは、伝達装置５４の長手延在方向と平行または一致する。
【０１４１】
一実施形態によれば、少なくとも１つの伝達装置５４の腱接触部８７は、腱近位部２６を腱接触部８７の周りに選択的に巻き付けるキャプスタン装置８８を含む。好ましくは、腱接触部８７は、キャプスタン装置８８と一体形成されている。一実施形態によれば、キャプスタン装置８８は、腱近位部２６と接触しているカム部を含む。好ましくは、腱終端部７４は、キャプスタン装置８８に固定される。
【０１４２】
一実施形態によれば、無菌ドレープインサート７３は、手術器具７０の一部、好ましくは手術器具７０のフレーム５２の一部に接続するためのフレーム取り付け装置を含む。
一実施形態によれば、無菌ドレープインサート７３は、少なくとも押圧装置５３と接続するための少なくとも１つの第１の回転カップリング装置７９を含む。一実施形態によれば、少なくとも１つの第１の回転カップリング装置７９は、押圧装置５３の回転カップリング部８０を受領するための少なくとも１つのカップリング座７８を含む。
一実施形態によれば、無菌ドレープインサート７３は、少なくとも１つの伝達要素５４と接続し、押圧作用７５を伝達装置５４に伝達するための少なくとも１つの第２の回転カップリング装置８１を含む。
【０１４３】
一実施形態によれば、押圧装置５３は、伝達装置５４と選択的に接続され、伝達装置５４と一方向に係合して、押圧作用７５を伝達する。
【０１４４】
好ましい一実施形態によれば、押圧装置５３は、伝達装置５４と選択的に接続され、無菌バリア５５と伝達装置５４との間の片側係合の装置によって押圧作用７５を伝達する。言い換えれば、伝達装置５４は、押圧装置５３に対する引張作用の伝達を回避する。
【０１４５】
一実施形態によれば、押圧装置５３は、伝達装置５４と選択的かつ片側に接続される。このようにして、両側伝達が回避される。
【０１４６】
伝達装置５４に片側接続された押圧装置５３を設けることにより、押圧装置５３のストローク、及び押圧装置５３と伝達装置５４との間の接触力を正確に制御することができる。
【０１４７】
一実施形態によれば、押圧装置５３は、無菌バリア５５を介して直接的または間接的に、伝達装置５４に離脱可能に載置される。一実施形態によれば、押圧装置５３は、無菌バリア５５を介して直接的または間接的に、伝達装置５４から選択的に分離できるように伝達装置５４に接続される。このようにして、弾性装置５６の付勢作用のおかげで、押圧装置５３が伝達要素５４から選択的に離脱する間、腱１９への予荷重が維持される。
【０１４８】
一実施形態によれば、押圧装置５３は、無菌バリア５５と選択的に接続され、無菌バリア５５と一方向に係合して、押圧作用７５を伝達する。言い換えれば、無菌バリア５５は、押圧装置５３への引張作用の伝達を回避する。
【０１４９】
一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３は複数の押圧要素５３を含み、手術器具７０は複数の伝達要素５４を含む。好ましくは、複数の押圧要素５３のうちの１つの押圧要素５３は、複数の伝達要素５４のうちの１つの伝達要素５４に選択的に接続される。
【０１５０】
一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３は複数の押圧要素５３を含み、手術器具７０は複数の伝達要素５４を含み、複数の押圧要素５３の各押圧装置５３は、押圧作用７５を少なくとも１つのそれぞれの伝達要素５４に独立して及ぼす。言い換えれば、複数の押圧要素５３の各押圧要素５３は、複数の押圧要素５３の他の押圧要素５３から独立して移動可能である。
【０１５１】
好ましい一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３は、拮抗押圧装置１５３として機能する少なくとも１つの第２の押圧装置１５３を含む。好ましくは、第２の押圧装置または拮抗押圧装置１５３は、押圧装置５３に対して反対に作動する。
【０１５２】
好ましい一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３は、拮抗押圧装置１５３に接続された少なくとも１つの第２のアクチュエータ２５をさらに含む。好ましくは、スレーブマニピュレータ３は、拮抗伝達装置１５４として機能する第２の伝達装置１５４を少なくともさらに含む。好ましくは、第２の伝達装置１５４は、伝達装置５４に対して反対に作動する。好ましくは、スレーブマニピュレータは、第２の力センサをさらに含む。一実施形態によれば、第２のセンサは、少なくとも１つの拮抗押圧装置１５３に対する接触力を検出する。一実施形態によれば、第２のセンサは位置検知システム７２として機能する。
【０１５３】
好ましい一実施形態によれば、手術器具７０は、拮抗腱２０として機能する少なくとも１つの第２の腱２０と、第２の伝達装置１５４に取り付けられた第２の弾性装置１５６とを含み、手術器具７０がスレーブマニピュレータ３に取り付けられるときはいつでも、拮抗押圧装置１５３は、拮抗伝達装置１５３と離脱可能かつ選択的に接続して、無菌バリア５５を介して拮抗伝達装置１５４に押圧作用を伝達する。好ましくは、第２の腱２０は、腱１９に対して反対に作動する。
【０１５４】
好ましくは、第２のセンサ７２は、拮抗押圧装置１５３と拮抗伝達装置１５４との間の接触力を検出する。好ましくは、拮抗弾性装置１５６は、拮抗腱２０に牽引作用を及ぼすように、拮抗伝達装置１５４を拮抗押圧装置１５３から離れるように付勢する。一実施形態によれば、腱１９および拮抗腱２０は、リンク６；７；８；４３に反対の動作を提供する。
【０１５５】
一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３は、拮抗押圧装置５３、１５３として機能する少なくとも一対の押圧装置５３、１５３を含む。一実施形態によれば、手術器具７０は、拮抗伝達装置５４、１５４として機能する少なくとも一対の伝達装置５４、１５４を含む。一実施形態によれば、手術器具７０は、拮抗腱１９、２０として機能する少なくとも一対の腱１９、２０を含み、リンク６、７、８、４３に反対の動作を提供する。好ましくは、一対の拮抗押圧装置５３、１５３の各押圧装置５３または１５３は、一対の拮抗腱１９、２０のうちのそれぞれの腱１９または２０に牽引作用を及ぼして、リンク６、７、８、４３に反対の動作を提供するために、一対の拮抗伝達装置５４、１５４のうちのそれぞれの伝達装置５４または１５４に選択的に接続され、押圧作用７５をそれぞれの伝達装置５４または１５４に伝達する。
【０１５６】
一実施形態によれば、一対の拮抗押圧装置５３、１５３は、一対の拮抗伝達装置５４、１５４に独立して離脱可能に接続されるが、一対の拮抗腱１９、２０は機械的平衡にあり、予荷重が掛けられている。
【０１５７】
一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３は、複数の押圧装置５３を含む。好ましくは、複数の押圧装置は、正確な数の６つの押圧装置５３．１、５３．２、５３．３、５３．４、５３．５、５３．６である。好ましくは、複数の押圧装置は、少なくとも１つの伝達装置５４、好ましくは数が６つのそれぞれの伝達要素に押圧作用を及ぼすように指定された正確な数の６つの押圧要素５３．１、５３．２、５３．３、５３．４、５３．５、５３．６である。
【０１５８】
好ましくは、各押圧装置５３は、押圧軸ｐ−ｐに沿って作用する。
【０１５９】
好ましくは、押圧軸ｐ−ｐは直線である。
【０１６０】
例えば図６に示される一実施形態によれば、複数の押圧装置は、各々がそれぞれの無菌ドレープインサート７３を介してそれぞれの伝達要素５４に押圧軸ｐ−ｐに沿って押圧作用を及ぼすように設計された正確な数の６つの押圧要素５３．１、５３．２、５３．３、５３．４、５３．５、５３．６である。
【０１６１】
一実施形態によれば、押圧軸ｐ−ｐは、医療器具のシャフトのシャフトｒ−ｒの長手方向に平行である。
【０１６２】
一実施形態によれば、複数の押圧要素５３．１、５３．２、５３．３、５３．４、５３．５、５３．６は、長手軸ｚ−ｚまたはモータボックス軸ｚ−ｚの周りに対称的に配置される。
【０１６３】
一実施形態によれば、複数の押圧要素５３．１、５３．２、５３．３、５３．４、５３．５、５３．６は、長手軸ｚ−ｚまたはモータボックス軸ｚ−ｚの周りに配置され、モータボックス軸ｚ−ｚに直交する円周方向に沿って互いに等間隔に配置される。
【０１６４】
一実施形態によれば、モータボックス６９は、モータボックス６９の長手延在軸、またはモータボックス軸ｚ−ｚを画定する。
【０１６５】
好ましくは、モータボックス軸ｚ−ｚは、ロール軸として作用する。言い換えれば、医療器具７０は、モータボックス軸ｚ−ｚの周りを回転するように設計されている。
【０１６６】
好ましい一実施形態によれば、各押圧軸ｐ−ｐは、モータボックス軸ｚ−ｚに平行である。好ましくは、すべての押圧軸ｐ−ｐは、モータボックス軸ｚ−ｚから等間隔に配置される。
【０１６７】
一実施形態によれば、シャフトの長手軸ｒ−ｒは、モータボックス軸ｚ−ｚの延長部と一致し、逆もまた同様である。
【０１６８】
一実施形態によれば、無菌バリア５５は、複数の無菌ドレープインサート７３を含む。
【０１６９】
一実施形態によれば、少なくとも１つのアクチュエータ２５は、押圧軸ｐ−ｐに沿った線形ナットネジを含む。一実施形態によれば、少なくとも１つのアクチュエータ２５は回転モータを含む。
【０１７０】
一実施形態によれば、少なくとも１つのアクチュエータ２５は、手術器具７０のフレーム５２に接続するスレーブマニピュレータ３のアクチュエータコンパートメント６９部分に配置される。
【０１７１】
一実施形態によれば、第１のリンク６および第２のリンク７は、第１のリンク６と第２のリンク７との間に自由度を提供する第１のジョイント１４に接続される。
【０１７２】
一実施形態によれば、第２のリンク７および第３のリンク８は、第２のリンク７と第３のリンク８との間に自由度を提供する第２のジョイント１７に接続される。
【０１７３】
一実施形態によれば、手術器具７０は、自由度を動かすための少なくとも１つの腱１９を含む。
【０１７４】
一実施形態によれば、少なくとも１つの腱１９は、少なくとも第２のリンク７に対して第３のリンク８を動かすのに適している。一実施形態によれば、手術器具７０は、自由度を動かすための少なくとも一対の腱１９、２０を含む。一実施形態によれば、一対の腱１９、２０は、少なくとも第２のリンク７に対して第３のリンク８を動かすのに適している。
【０１７５】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は、第２のジョイント１７の少なくとも第２のリンク８に接続された別の第３のリンク４３を含む。
【０１７６】
好ましい一実施形態によれば、腱１９は、ジョイントサブアセンブリ５に配置されていない少なくとも１つのアクチュエータ２５に接続されるのに適した腱近位部２６と、第３のリンク８に固定された腱遠位部２７と、腱近位部２６と腱遠位部２７との間に延在する腱中間部２８とを含む。
【０１７７】
一実施形態によれば、一対の腱は、１つの腱として機能するように、同じリンクに固定されたそれらの腱遠位部２７を有する。言い換えると、一対の腱は、単一の腱として平行に機能するように、同じリンクに固定されている。一実施形態によれば、一対の腱は、単一の腱として平行にするように、それらの腱遠位部２７を共有する。一実施形態によれば、単一の腱として機能する一対の腱は、一体形成されている。一実施形態によれば、腱１９、２０、２１、２２は、単一の腱として機能するのに適した第１の一対の腱１９、２０を含む。一実施形態によれば、腱１９、２０、２１、２２は、単一の腱として機能するのに適した第２の一対の腱２１、２２を含む。
【０１７８】
一実施形態によれば、伸縮性ドレープ７７は、手術器具７０のフレーム５２に対して、伸縮性ドレープ７７の主面に実質的に直交する方向に、１０ミリメートル以下の所定の変位で移動可能である。好ましくは、伸縮性ドレープ７７の主面は、伸縮性ドレープ７７にわたる細菌汚染を防止するのに適している。
【０１７９】
一実施形態によれば、伸縮性ドレープ７７は、１０ミリメートル以下の所定の変位で伸縮可能である。一実施形態によれば、伸縮性ドレープ７７は、使用時に、所定の変位のために引き伸ばされるのに適している。好ましくは、伸縮性ドレープ７７の主面は、伸縮性ドレープ７７にわたる細菌汚染を防止するのに適している。
【０１８０】
一実施形態によれば、伸縮性ドレープ７７は、伸縮性ドレープ７７の主面に実質的に直交する方向に１０ミリメートル以下の所定の変位で手術器具７０のフレーム５２に対して伸縮可能および／または移動可能である。
【０１８１】
一実施形態によれば、伸縮性ドレープ７７は、使用時に、所定の変位のために引き伸ばされるのに適している。好ましくは、伸縮性ドレープ７７は、使用時に、弾性的に伸ばされるのに適しており、永久変形、例えば塑性変形を回避する。
【０１８２】
一実施形態によれば、伝達装置５４が押圧装置５の近くにあるとき、手術器具７０のフレーム５２に対する伝達装置５４のストロークまたは変位は１０ミリメートル以下である。
【０１８３】
一実施形態によれば、伝達装置５４が押圧装置５３の近くにあるとき、手術器具７０のフレーム５２に対する伝達装置５４の腱接触部８７の直線ストロークまたは直線変位は、１０ミリメートル以下である。
【０１８４】
一実施形態によれば、伝達装置５４が押圧装置５３の近くにあるとき、手術器具７０のフレーム５２に対する伝達装置５４の腱接触部８７の旋回ストロークまたは旋回変位は、１０ミリメートル以下である。好ましくは、伝達装置５４の腱接触部８７は、伝達出力部として作用する。
【０１８５】
一実施形態によれば、伝達装置５４は、腱１９の所定の引き出された長さを選択的に引き出す。好ましくは、所定の引き出された長さは、１０ミリメートル以下である。一実施形態によれば、伝達装置５４は、腱１９の所定のリリースされた長さを選択的にリリースする。好ましくは、所定のリリースされた長さは、１０ミリメートル以下である。
【０１８６】
一実施形態によれば、付勢作用７６は、０．１ニュートン〜５ニュートンに含まれる値を有する。好ましくは、付勢作用７６は、０．１ニュートン〜５．０ニュートンの範囲に含まれる値を有する。
【０１８７】
一実施形態によれば、付勢作用７６は、腱の破壊荷重の１０％以下の値を有する。好ましくは、付勢作用７６は、腱近位部２６の破壊荷重の１０％以下の値を有する。付勢作用７６は、腱中間部２８の破壊荷重の１０％以下の値を有する。
【０１８８】
好ましい一実施形態によれば、腱１９は、腱案内要素９４または腱戻り要素９４上に配置される。好ましい一実施形態によれば、腱案内要素９４は、滑り面である。好ましい一実施形態によれば、腱案内要素９４は、アイドルプーリである。好ましい一実施形態によれば、腱案内要素９４は、ボールベアリングである。好ましくは、腱案内要素９４は、フレーム５２に取り付けられ、片持ち状に突出して腱に接触する。
【０１８９】
好ましい一実施形態によれば、伝達対向面８６は平坦面である。好ましくは、伝達対向面８６は、押圧装置５４の伝達面８５に対して平坦面を向けている。
【０１９０】
好ましい一実施形態によれば、腱１９は、伝達装置５４に固定される。例えば、腱近位部は、伝達装置５４の腱接触部８７、例えば、伝達装置５４のプランジャに接着される。好ましくは、各腱近位部は、伝達装置５４の各プランジャに固定される。好ましい一実施形態によれば、腱近位部２６は、伝達装置５４に固定される。
【０１９１】
好ましい一実施形態によれば、腱接触部８７は、動作中の腱の摩耗および伝達装置５４に対する摩擦を回避するための突出面９５である。一実施形態によれば、突出面９５は、腱に接触するためにフレーム５２から突出している。
【０１９２】
好ましい一実施形態によれば、カップリング装置９３は、フレーム５２に対して１直線動作自由度を有するように、伝達装置５４を拘束する。
【０１９３】
好ましい一実施形態によれば、カップリング装置９３は、ブッシュまたはリニアベアリングである。好ましい一実施形態によれば、リニアベアリングは、軸の直線動作における低い摩擦を保証しながら、軸外力によって生じるねじりモーメントを保持することができる。
【０１９４】
一実施形態によれば、伝達装置５４の腱接触部８７は、腱近位部２６の一部と接触する、好ましくはドーム形の、少なくとも１つの突出部９５を含む。好ましくは、腱近位部２６は、突出部９５の湾曲面、例えば弾性装置に向かって突出する湾曲面の周りに戻される。好ましくは、腱近位部２６は、腱接触部８７に強固に取り付けられる。好ましくは、弾性装置５６は、腱近位部を戻す弾性装置に向かって突出する湾曲面から離れて腱接触部８７を付勢する。
【０１９５】
一般的な一実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の手術器具７０が提供される。
【０１９６】
一般的な一実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の少なくとも１つのスレーブマニピュレータ３と、前述の実施形態のいずれか１つに記載の少なくとも１つの手術器具７０とを含むスレーブアセンブリが提供される。
【０１９７】
手術器具７０を制御する方法は以下に記載される。
【０１９８】
一般的な一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３に取り付けられた手術器具７０を制御する方法は、以下のステップを含む。
【０１９９】
ａ：アクチュエータ位置増分コマンドを計算または受信する。
【０２００】
ｂ：センサ７１、７２から押圧装置５３の接触力値を読み取るまたは検出する。
【０２０１】
ｃ：上記接触力値を力閾値と比較して、押圧装置５３と伝達装置５４との間の接触を検出する。
【０２０２】
ｄ：力値が第１の力閾値以上である場合、
【０２０３】
アクチュエータ位置増分コマンドを進めるようにアクチュエータ２５に命令する。
【０２０４】
ｅ：力値が第１の力閾値を下回っている場合、
【０２０５】
力値が第１の力閾値を超えるまで、または最大アクチュエータ位置増分に到達するまでアクチュエータに前進するように命令し、アクチュエータ位置補正の合計を保存する。
【０２０６】
好ましい一操作方法によれば、段階ｄおよびｅは交互に実行される。
【０２０７】
好ましい一動作モードによれば、本方法は、アクチュエータの位置に関するフィードバックによりアクチュエータの動作を制御することを可能にする。
【０２０８】
好ましい一動作モードによれば、本方法は、所定の第１の閾値に対してセンサ７１、７２によって検出された接触力値を評価し、次のステップのいずれかを実行する：検出された力値が第１の力閾値以上である場合、アクチュエータ位置増分コマンドを進めるようにアクチュエータ２５に命令する；または、力値が第１の力閾値を下回る場合、力値が第１の力閾値を上回るまで、または最大アクチュエータ位置増分に達するまで前進するようにアクチュエータに命令し、アクチュエータ位置補正の合計を保存する。
【０２０９】
可能な動作モードによれば、ａからｃまでのステップは、上記の順序に従って連続して実行される。可能な動作モードによれば、ｃからｄまでのステップは、上記の順序に従って連続して実行される。可能な動作モードによれば、ｃからｅまでのステップは、上記の順序に従って連続して実行される。
【０２１０】
一動作モードによれば、手術器具７０を制御するための方法は、以下のさらなるステップのうちの少なくとも１つを含むが、またすべてを含む。
【０２１１】
ｆ：アクチュエータ２５に、引込ホームポジションに移動するように命令する。
【０２１２】
ｇ：初期アクチュエータ位置を保存する。
【０２１３】
ｈ：手術器具７０をスレーブマニピュレータ３に取り付ける。
【０２１４】
ｉ：センサ７１、７２から押圧装置５３の力値を読み取る。
【０２１５】
ｊ：補助力値が、押圧装置と伝達装置との間の接触が確立されたことを示す第１の力閾値未満である間、アクチュエータ２５に前進するように命令する。
【０２１６】
ｋ：最終アクチュエータ位置を保存する。
【０２１７】
ｌ：最終アクチュエータ位置と初期アクチュエータ位置との間の差を含む器具のホームポジションを計算する。
【０２１８】
好ましい一動作モードによれば、ｆからｌまでのステップはすべて、ステップａの前に実行される。
【０２１９】
好ましい一動作モードによれば、ｆからｌまでのステップの少なくとも１つは、ステップａの前に実行される。
【０２２０】
可能な一動作モードによれば、手術器具７０がスレーブマニピュレータ３に取り付けられた後、スレーブマニピュレータのアクチュエータは、力閾値よりも大きな力を伝達要素５４へ印加する準備ができるように、手術器具７０の伝達要素と接触して配置される。前記方法によれば、手術器具がスレーブマニピュレータに取り付けられた後、アクチュエータは、伝達要素５４の位置とは無関係に、伝達要素５４と接触して配置される。
【０２２１】
前記方法と弾性装置５６との協働により、前記方法によれば、アクチュエータ２５が腱１９に牽引力を与える準備ができるように、伝達要素５４と接触して配置されることが保証される。
【０２２２】
一動作モードによれば、手術器具７０を制御するための方法は、前述の実施形態のいずれか１つに係るロボット手術アセンブリ１を提供するステップを含む。
【０２２３】
可能な一動作モードによれば、アクチュエータ２５は、腱１９のたるみまたは伸びに応じて全アクチュエータ位置補正を進めるので、アクチュエータ位置増分コマンドは常に、押圧装置５３が伝達装置５４と接触するように、アクチュエータ位置から開始して実行される。
【０２２４】
前記方法のおかげで、アクチュエータ位置増分コマンドは、腱のたるみまたは伸びによるいかなる動作損失なしに、接続されたジョイント動作をもたらす。
【０２２５】
一動作モードによれば、前記方法は、接触力が検出されたとき、押圧装置５３の位置に関する情報を保存するステップを含む。好ましくは、ステップは、センサ７２または位置検知システム７２によって実行される。
【０２２６】
一動作モードによれば、前記方法は、接触力が検出されたときに、所定の基準位置に対する押圧装置５３の位置を決定するステップを含む。好ましくは、前記ステップは、制御ユニット４によって実行される。
【０２２７】
一動作モードによれば、前記方法は、押圧装置５３の自由ストロークの長さを決定するステップを含む。
【０２２８】
一動作モードによれば、前記方法は、接触力が検出されたときに、所定の基準位置に対する伝達装置５４の位置を決定するステップを含む。好ましくは、前記ステップは、制御ユニット４によって実行される。
【０２２９】
個別にまたは組み合わせて提供される上記の構成により、適用可能な場合、特定の実施形態では、上記で開示された時には対照的なニーズを満たし、前述の利点を得ることが可能であり、特に：
【０２３０】
手術器具の小型化が提供される。
【０２３１】
器具がマスタースレーブシステムから取り外されたとき、器具の腱は正の張力を維持し、腱が遠位に接続されている遠位関節サブアセンブリ部材の再配置によって腱のたるみが生じる可能性があるため、予張力部材は腱のたるみを取る。
【０２３２】
腱をガイド部材上の所定の位置に保つためにケーブルに予張力を与えることにより、腱のたるみを回避し、腱を捕捉しないガイド部材上に腱を配置することを可能にする、腱駆動システムが提供される。
【０２３３】
腱のたるみを回避し、したがって、プーリ、ピン、リンク部材などの機械的伝動装置上に腱を配置して安定した腱経路を維持できる腱駆動システムが提供される。
【０２３４】
腱のたるみを回避し、したがって追加の摩擦を導入するボーデン（Ｂｏｗｄｅｎ）ケーブルなどのシース内の腱の誘導を回避できる腱駆動システムが提供される。
【０２３５】
腱のたるみを回避し、したがってポリマー腱などの、負荷張力下でクリープまたは伸びる傾向のある腱を使用することができる腱駆動システムが提供される。
【０２３６】
腱のたるみを回避し、したがって腱のたるみを取るための中間動作を必要とせずに、遠位関節接合アセンブリに動作を即座に伝達することを可能にする腱駆動システムが提供される。
【０２３７】
医療器具とマスタースレーブシステムとの間に無菌バリアを提供するように適合された医療器具を駆動するためのマスタースレーブシステムが提供され、無菌バリアは、無菌バリアを通る汚染をより良好に防ぐための穴のない連続シートである。
【０２３８】
マスタースレーブシステムのアクチュエータから腱に力を伝達するように適合された伝達装置を備える遠位関節ジョイントサブアセンブリを含む医療器具用の腱駆動システムが提供され、伝達装置は無菌バリアを介してアクチュエータに接続するようにさらに適合される。
【０２３９】
マスタースレーブシステムのアクチュエータから腱へ力を伝達するように適合された伝達装置と機械的に平行な腱張力要素、例えば弾性要素を備える遠位関節ジョイントサブアセンブリを含む医療器具の腱駆動システムが提供される。
【０２４０】
アクチュエータが腱に作用していないときにのみ腱に張力を与え、アクチュエータが腱に作用しているときにはアクチュエータから腱への力伝達経路から除外される張力要素が提供される。
【０２４１】
アクチュエータから腱への力伝達経路から除外される張力要素を提供することにより、アクチュエータが腱に作用し、アクチュエータから腱への力伝達経路の剛性は、張力要素の介入するコンプライアンスの結果として低下しない。
【０２４２】
アクチュエータから腱への力伝達経路の剛性の低下を回避することにより、より硬い駆動トレインを備えた遠位関節ジョイントサブアセンブリの摩擦効果を克服することにより、遠位関節ジョイントサブアセンブリの動作精度を向上させることができる。
【０２４３】
医療器具を駆動するためのマスタースレーブシステムにおいて、アクチュエータと一方向に係合するように適合された伝達装置が提供される。
【０２４４】
有利なことに、アクチュエータと器具伝達装置間のこのような一方向接続には、アクチュエータと伝達装置の間に閉じ込められたルースドレープのような単純な連続無菌バリアを使用できるという利点があり、孔および可動部品を有する無菌バリアの使用を回避する。
【０２４５】
有利なことに、アクチュエータと器具伝達装置との間の一方向接続と、伝達装置と平行な張力要素との協調は、アクチュエータから即時の動作を必要とせずに張力要素によって腱のたるみを取ることができるという顕著な利点を有し、したがってアクチュエータの制御とそのアクチュエータ応答時間の要件を簡素化する。
【０２４６】
さらに、アクチュエータと、アクチュエータと両方向には接続されていない伝達装置である機器伝達装置との間の一方向接続；言い換えると、アクチュエータは、伝達装置と接触しながら第１の方向に移動する際に伝達装置に力作用を印加し、補助伝達装置と接触しながら第１の方向とは反対の第２の方向に移動する際に伝達装置への力を解放する。
【０２４７】
第２の反対方向に移動することにより、アクチュエータが伝達装置との接触を完全に解除することができる両方向接続装置の欠如。
【０２４８】
さらに、両方向接続の欠如、および伝達装置と平行な張力要素の協働、伝達装置がアクチュエータとの接触を解除して、腱のたるみ、例えば、腱が遠位方向に接続される遠位関節ジョイントサブアセンブリ部材の再配置から生じるたるみを取る装置。
【０２４９】
アクチュエータと医療器具内の伝達装置との間で交換される力を、無菌バリアを越えて検知し、アクチュエータの動作を制御するマスタースレーブシステム内のプロセッサに腱の張力に関連する力情報を送信できる検知システムが提供される。
【０２５０】
腱の張力に直接関連する情報を収集する力検知システムとアクチュエータの動作を制御するプロセッサとの連携により、プロセッサはアクチュエータに即時の動作を命令して、腱のたるみ、例えば、腱が遠位に接続される遠位関節ジョイントサブアセンブリ要素の再配置から生じるたるみを捕らえることができる。
【０２５１】
当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、付随するニーズを満たすために、上記の実施形態に対して多くの変更および適応を行ってもよく、または要素を機能的に均等な要素に置き換えてもよい。
【符号の説明】
【０２５２】
１  ロボット顕微手術アセンブリ
２  マスターツール
３  スレーブまたはスレーブマニピュレータ
４  制御ユニット
５  ジョイントサブアセンブリ
６  第１のリンク
７  第２のリンク
８  第３のリンク
１４  第１のジョイント
１７  第２のジョイント
１９  腱
２０  拮抗腱
２１，２２  第２の対の腱
２５  アクチュエータ
２６  腱近位部
２７  腱遠位部
２８  腱中間部
２９  患者
３０  外科医
４３  別の第３のリンク
５１  シャフト
５２  フレーム
５３  押圧装置
５３．１、５３．２、５３．３、５３．４、５３．５、５３．６  押圧装置の押圧要素
５４  伝達装置
５５  無菌バリア
５６  弾性装置または弾性デバイス
５８  アクチュエータ駆動ユニット
５９  第１のコマンド信号
６０  第２のコマンド信号
６１  管状要素接続部
６９  モータボックスまたはモータコンパートメント
７０  医療器具または手術器具または器具
７１  センサ
７２  位置検出システム
７３  無菌ドレープインサート
７４  腱終端部
７５  押圧作用
７６  付勢作用
７７  無菌バリアの伸縮性ドレープ
７８  回転カップリング座
７９  第１の回転カップリング装置
８０  回転カップリング部
８１  第２の回転カップリング部
８３  押圧装置の出力部
８４  伝達装置の入力部
８５  伝達面
８６  伝達対向面
８７  腱接触部
８８  キャプスタン部
８９  弾性装置の曲げ要素または弾性ブリッジ
９０  支点ジョイント
９１  第１のレバーアーム
９２  第２のレバーアーム
９３  カップリング装置
９４  腱戻り要素または腱誘導要素
９５  突出面
１５３  拮抗押圧装置
１５４  拮抗伝達装置
１５６  拮抗弾性装置
ｐ−ｐ  押圧方向または押圧軸
ｚ−ｚ  モータボックス軸またはモータボックスの長手延在軸
Ｚ−Ｚ  回転軸
ｒ−ｒ  シャフトの長手方向
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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